ЗУБЧАТЫЙ РЕМЕНЬ И СИСТЕМА СИНХРОННОГО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F16G1/28 F16G5/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится к зубчатому ремню, в частности к зубчатому ремню и системе синхронного управления.

Уровень техники

Зубчатые ремни, как правило, включают в себя каркас, изготовленный из эластомерного материала, в который вставляется множество продольных нитевидных прочных вкладышей, также упоминаемых как “корды”, и множество зубьев, покрытых тканью для покрытия.

Каждый компонент ремня вносит вклад в увеличение эксплуатационных качеств в переводе на механическую стойкость так, чтобы снизить риск разрушения ремня и увеличить удельную трансмиссионную мощность.

Ткань для покрытия ремней увеличивает сопротивление абразивному износу и, следовательно, защищает рабочую поверхность ремня от износа, которое происходит из-за трения между ножками и полостями зубьев ремня и ножками и полостями пазов шкивов, с которыми взаимодействует ремень.

Кроме того, ткань для покрытия снижает коэффициент трения на рабочей поверхности, снижает деформируемость зубьев и прежде всего усиливает основание зубьев, предотвращая таким образом сдвиг зубьев.

Применяемая ткань для покрытия может формироваться однократным слоем или альтернативно может быть сдвоенной так, чтобы гарантировать большую прочность и большую жесткость. Ткань нормально обрабатывается соединением, разработанным для увеличения сцепления между каркасом и самой тканью.

Корды обеспечивают необходимые механические характеристики ремня и воздействуют на модуль самого ремня и, в частности, гарантируют, таким образом, сохранение характеристик ремня во времени. Корды, как правило, образуются при скручивании волокон с высоким модулем в несколько раз.

Также корды обычно обрабатываются соединениями, разработанными для увеличения совместимости волокон с каркасной смесью, которая окружает сами корды.

Например, корды можно обработать эластомерными латексами, которые действуют как “адгезивы”.

Окончательно каркасная смесь обеспечивает соединение различных вышеупомянутых элементов с адекватной твердостью и гарантирует, что различные элементы, составляющие сам ремень, вносят вклад синергетически в конечные характеристики самого ремня.

Каркасные смеси имеют основу одного или более эластомерных материалов, в конечном счете обогащенных волокнами для увеличения их твердости.

Для того чтобы было возможно увеличить срок службы и улучшить характеристики ремней, постоянно продолжается исследование новых решений, чтобы увеличить физико-химическую совместимость между различными материалами, которые составляют основные элементы ремней. Для этой цели существует, например, исследование новых обработок кордов и новых обработок ткани для покрытия зубьев, которые позволят увеличить совместимость между тканью, кордами и каркасом.

Раскрытие изобретения

Следовательно, первая цель настоящего изобретения заключается в создании ремня, который будет иметь длительный срок службы и который поэтому будет представлять прекрасные механические характеристики адгезии, сопротивления износу, точности сцепления и низкой акустической эмиссии.

Вторая цель настоящего изобретения заключается в выборе соответствующих материалов так, чтобы обеспечить достижение превосходных характеристик во всем интервале рабочих температур ремня, то есть от -30°С до 180°С.

Третья цель настоящего изобретения заключается в оптимизации относительной химической совместимости между различными элементами, которые составляют сам ремень.

В соответствии с настоящим изобретением указанные цели достигаются посредством создания ремня в соответствии с п.1 Формулы изобретения.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением создана система синхронного управления в соответствии с п.21 Формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения оно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - частичный вид в перспективе зубчатого ремня в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.2 - схема первой системы синхронного управления, которая применяет первый зубчатый ремень в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.3 - схема второй системы синхронного управления, которая применяет второй зубчатый ремень в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг.4 - схема третьей системы синхронного управления, которая применяет третий зубчатый ремень в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг.5 - диаграмма, которая дает результаты испытания на долговечность при высокой температуре для ремней, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с известными ремнями.

Наилучший способ осуществления изобретения

Далее будет сделана ссылка конкретно на зубчатый ремень, хотя изобретение, несомненно, относится также к другим похожим ремням и, как правило, к приводным ремням.

На Фиг.1 зубчатый ремень обозначен в целом ссылочной позицией 1. Ремень 1 включает в себя каркас 2, изготовленный из эластомерного материала, в который вставляется множество продольных нитевидных прочных вкладышей или кордов 3. Каркас 2 имеет: первую сторону, снабженную зубьями 4, покрытыми тканью или тканью для покрытия 5, и вторую сторону или основу 6 ремня. Предпочтительно основа 6 также покрывается тканью для покрытия 7.

Более предпочтительно, ткань 5, которая покрывает зубья 4, является такой же, как и ткань 7, которая покрывает основу 6.

Предпочтительно основа 2 изготавливается из смеси, состоящей из одного или более эластомеров, которые обозначаются в целом по причинам удобства как “первый эластомерный материал”, который по существу образуется из смеси одного или более сополимеров, которые образуются исходно из мономера, содержащего нитрильные группы, и из диена, в котором мономеры, содержащие нитрильные группы, содержатся в процентном соотношении, равном от 30 вес.% до 39 вес.% по отношению к общему количеству конечных сополимеров.

“По существу образуются” относится к факту, что к эластомерному материалу можно добавлять небольшие процентные доли других полимеров или сополимеров без неблагоприятного воздействия на химическую совместимость между каркасной смесью и другими элементами, составляющими зубчатый ремень, и, следовательно, без отступления от области применения настоящего изобретения.

Более предпочтительно, нитрильные группы находятся в процентном соотношении, равном от 34 вес.% и 38 вес.%, по отношению к общему количеству сополимеров, даже более предпочтительно от 34 вес.% и 36 вес.% Наиболее предпочтительно нитрильные группы находятся в процентном соотношении, равном приблизительно 34 вес.%, по отношению к общему количеству сополимеров.

Предпочтительно, применяемые сополимер или сополимеры являются гидрированным бутадиен-акрилонитрильным каучуком или гидрированным бутадиен-нитрильным каучуком (HNBR).

Предпочтительно, применяемый HNBR является каучуком с высокой степенью гидрирования; например, можно применять так называемый полностью предельный HNBR и предпочтительно HNBR, обладающий остаточным процентным отношением двойных связей не более чем 0,9%, но альтернативно можно также применять HNBR с более низкой степенью непредельности, такой как, например, HNBR, обладающий степенью предельности, равной 4% или 5,5%, так называемый частично предельный HNBR.

Примерами сополимеров HNBR, возможных для применения в качестве каркасной смеси в соответствии с настоящим изобретением, а также в различных обработках различных элементов, составляющих зубчатый ремень, являются сополимеры, принадлежащие к серии THERBAN, изготавливаемой фирмой Lanxess, такие как THERBAN 3407 с 34 вес.% нитрильных групп и степенью гидрирования, равной не более чем 0,9%, THERBAN 3406 с 34 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 0,9%, THERBAN 3607 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 0,9%, THERBAN 3446 с 34 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 4%, THERBAN 3447 с 34 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 5,5%, THERBAN 3627 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 2%, THERBAN 3629 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 2%, THERBAN 3907 с 39 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 0,9%, или их смеси.

Альтернативно также возможно применять марки HNBR, изготовленные фирмой Nippon Zeon под наименованием ZETPOL. В частности, ZETPOL 2000 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 0,9%, ZETPOL 2000L с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 0,9%, ZETPOL 2010 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 4%, ZETPOL 2010L с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 4%, ZETPOL 2010Н с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 4%, ZETPOL 2020 с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 5,5%, ZETPOL 2020L с 36 вес.% нитрильных групп и степенью непредельности, равной не более чем 5,5%, или их смеси.

Предпочтительно, применяются полностью гидрированные марки HNBR, т.е. имеющие степень непредельности ниже чем 1%. Эти HNBR позволяют получить наилучшие значения во всем интервале температур.

Первый эластомерный материал может, кроме того, включать в себя традиционные добавки, такие как, например, армирующие наполнители, наполнители, пигменты, стеариновую кислоту, ускорители, вулканизующие агенты, антиоксиданты, активаторы, инициаторы, пластификаторы, воска, замедлители преждевременной вулканизации, агенты, препятствующие деструкции, технологические масла и подобные.

Преимущественно, в качестве наполнителя может применяться технический углерод, который предпочтительно добавляется в количестве, составляющем от 0 до 80 масс.ч., более предпочтительно от 20 до 60 масс.ч., наиболее предпочтительно приблизительно 40 масс.ч. Преимущественно светлые наполнители, такие как тальк, карбонат кальция, кремнезем и силикаты, добавляются в количестве предпочтительно от 0 до 80 масс.ч., более предпочтительно от 20 до 60 масс.ч., наиболее предпочтительно приблизительно 40 масс.ч. Кроме того, может быть преимущественным применять силаны в количестве, составляющем от 0 до 5 масс.ч.

Преимущественно, оксиды цинка и магния добавляются в количестве, равном предпочтительно от 0 до 15 масс.ч.

Преимущественно, добавляются пластификаторы на основе сложных эфиров, такие как тримеллитаты или эфиры алкоксикислот в количестве, равном предпочтительно от 0 до 20 масс.ч.

Преимущественно добавляются вулканизующие соагенты, такие как триаллилцианидаты, органические или неорганические метакрилаты, такие как соли металлов, предпочтительно в количестве, равном от 0 до 20 масс.ч., или органические пероксиды, такие как, например, пероксид изопропилбензола, предпочтительно в количестве, равном от 0 до 15 масс.ч.

Предпочтительно первый эластомерный материал включает в себя усиливающие волокна, более предпочтительно в количестве, равном от 2 до 40 масс.ч., наиболее предпочтительно 20 масс.ч. Предпочтительно усиливающие волокна имеют длину, составляющую между 0,1 мм и 10 мм.

Волокна обеспечивают (возможным) дальнейшее улучшение механических характеристик смеси, составляющей каркас. Предпочтительно, усиливающие волокна включают в себя ароматические полиамиды, предпочтительно парамиды; например, можно преимущественно применять волокна Technora^©, которые могут приклеиваться к смеси посредством обработки на основе RFL (RFL - латекс с резорцин-формальдегидом).

Например, применяемый латекс может быть латексом на основе VP-SBR, т.е. латекс на основе сополимера бутадиена, стирола и винилпиридина.

Предпочтительно, применяются арамидные волокна, такие как, например, волокна Technora, изготовленные фирмой Teijn, более предпочтительно с длиной, равной 1 мм.

Ткань для покрытия 5 зубьев 4 или ткань для покрытия 7 основы 6 можно изготовить из одного или более слоев и можно получить при применении различных ткацких технологий, например, ткацкой технологии, известной как саржа 2×2.

Ткань для покрытия 5 зубьев 4 предпочтительно включает в себя алифатический или ароматический полиамид, более предпочтительно ароматический полиамид (арамид).

Предпочтительно применяемая ткань имеет составную структуру, состоящую из утка и основы, в которой уток состоит из нити, образованной эластичной нитью, в качестве сердцевины и, по меньшей мере, одной парой составных нитей, намотанных на указанную эластичную нить. Каждая составная нить включает в себя нить с высокой теплостойкостью и механической стойкостью и, по меньшей мере, одну нить для покрытия, намотанную на нить с высокой теплостойкостью и механической стойкостью. Предпочтительно, каждая составная нить включает в себя нить с высокой теплостойкостью и механической стойкостью и пару нитей для покрытия, намотанных на нить с высокой теплостойкостью и механической стойкостью. Эластичная нить предпочтительно изготавливается из полиуретана. Нить с высокой теплостойкостью и механической стойкостью предпочтительно изготавливается из параароматического полиамида.

В соответствии с настоящим изобретением ткань 5 обрабатывается с помощью тканевой обработки.

Термин “тканевая обработка” относится к раствору для обработки тканей зубчатых ремней.

Предпочтительно ткань ремня погружается в тканевую обработку и, следовательно, ремень включает в себя тканевую обработку, после чего ремень погружается в раствор. Тканевая обработка является неводным раствором. Предпочтительно, неводный раствор состоит из смеси 30% МЕС (метилэтилкетон) и 70% толуола. Более предпочтительно соотношение между растворителем и эластомером составляет от 6 до 8 частей растворителя на каждую часть эластомера.

В соответствии с настоящим изобретением тканевая обработка включает в себя второй эластомерный материал, образованный из смеси одного или более сополимеров, которые образуются исходно из мономера, содержащего нитрильные группы, и из диена, в которой мономеры, содержащие нитрильные группы, находятся в массовом процентном отношении, равном между 30 вес.% и 39 вес.%, по отношению к общему количеству конечных сополимеров. Более предпочтительно нитрильные группы находятся в массовом процентном отношении, равном между 34 вес.% и 36 вес.%, по отношению к общему количеству конечных сополимеров. Более предпочтительно оно составляет приблизительно 34 вес.%.

Предпочтительно, сополимер (сополимеры) является (являются) HNBR. Более предпочтительно он является одним из типов HNBR, ранее упомянутых, или их смесью.

Преимущественно, после того как ткань ремня погружается в тканевую обработку, ткань дополнительно обрабатывается второй тканевой обработкой с помощью нанесения.

Предпочтительно, вторая тканевая обработка является похожей на композицию первой обработки и, следовательно, включает в себя неводный раствор растворителя, включающий в себя дополнительный эластомерный материал, равный материалу первой тканевой обработки.

Предпочтительно, ткань 5 покрывается стойким слоем 8. Кроме того, адгезив 9 необязательно располагается между тканью 5 и стойким слоем 8.

Предпочтительно, стойкий слой 8 изготавливается из фторированного пластомера с добавлением эластомерного материала и более предпочтительно фторированный пластомер присутствует в количестве, большем по весу, по отношению к эластомерному материалу.

Пример стойкого слоя, который можно применять, описан в патенте ЕР №1157813.

В соответствии с настоящим изобретением фторированный пластомер является предпочтительно соединением с основанием из политетрафторэтилена.

Эластомерный материал предпочтительно состоит из эластомерного материала, включающего в себя один или более сополимеров, которые образуются исходно из мономера, содержащего нитрильные группы, и из диена, в котором мономеры, содержащие нитрильные группы, находятся в весовом процентном отношении, равном от 30 вес.% до 39 вес.%, по отношению к общему количеству конечных сополимеров. Более предпочтительно нитрильные группы находятся в весовом процентном отношении, равном от 34 вес.% до 38 вес.%, даже более предпочтительно между 35 и 37 вес.%, наиболее предпочтительно приблизительно 36 вес.%

Предпочтительно эластомерный материал, с которым смешивается фторированный пластомер с образованием стойкого слоя 8, является HNBR; даже более предпочтительно он является модифицированным цинковой солью полиметакриловой кислоты HNBR; например, можно применять ZEOFORTE ZSC (зарегистрированная торговая марка Nippon Zeon).

Предпочтительно, фторированный пластомер присутствует в количестве, составляющем от 101 до 150 весовых частей на 100 частей эластомерного материала.

Кроме того, стойкий слой 8 включает в себя пероксид в качестве вулканизующего агента. Пероксид нормально добавляется в количестве, равном от 1 до 15 весовых частей на 100 частей эластомерного материала.

Предпочтительно также основа зубчатого ремня покрывается тканью для покрытия 7, которая предпочтительно состоит из алифатического или ароматического полиамида, более предпочтительно полиамида 6/6 с высокой теплостойкостью и высокой прочностью.

Предпочтительно, ткань 7 для покрытия основы является такой же тканью, как и описанная ранее ткань.

Предпочтительно, ткань для покрытия 7 основы покрывается стойким слоем. Даже более предпочтительно стойкий слой, который покрывает ткань для покрытия основы, является таким же, что и ткань 5 для покрытия зубьев, и которая придает особенное улучшение механической прочности ремня, и доказано, что она является особенно преимущественной в системах синхронного управления, в которых ремень работает в непосредственном контакте с машинным маслом при высоких температурах в течение всего срока службы.

Предпочтительно, применяются корды, изготовленные из материала, выбираемого из группы, состоящей из стекловолокон, арамидных волокон, углеродных волокон, волокон РВО; кроме того, также возможно применять корды так называемого “гибридного” типа, т.е. включающие в себя нити различных материалов, преимущественно выбираемых из материалов, упомянутых ранее.

Предпочтительно, корд изготавливают из высокомодульных стекловолокон, например, в конфигурации 22,5 3×18.

Волокна, составляющие корды, обрабатывают с помощью “кордной обработки”.

Предпочтительно кордная обработка состоит из раствора или покрывающей жидкости. Термин “кордная обработка”, следовательно, относится к раствору для обработки корда зубчатых ремней. Предпочтительно кордная обработка включает в себя водный адгезив и более предпочтительно адгезив, включающий в себя более чем 50 вес.% воды, включающий в себя латекс третьего эластомерного материала и вулканизующий агент.

Предпочтительно, третий эластомерный материал находится в форме латекса, диспергированного в покрывающей жидкости. Третий эластомерный материал образуется из смеси одного или более сополимеров, которые образуются исходно из мономера, содержащего нитрильные группы, и из диена, в которой мономеры, содержащие нитрильные группы, находятся в весовом процентном отношении, равном от 30 вес.% до 39 вес.% по отношению к общему количеству конечных сополимеров. Более предпочтительно нитрильные группы находятся в весовом процентном отношении, равном от 30 вес.% до 36 вес.% по отношению к общему количеству конечных сополимеров, даже более предпочтительно 32 до 34 вес.%, наиболее предпочтительно приблизительно 33 вес.%.

Более предпочтительно жидкость для покрытия образуется вулканизованным HNBR латексом с вулканизующим агентом, предпочтительно растворимыми в воде пероксидами. Кордная обработка предпочтительно выбирается из обработок, раскрытых в публикации WO 2004057099.

Выбор кордной обработки, включающей в себя жидкость для покрытия, образованную HNBR латексом в комбинации с вулканизующим агентом в водном растворе, включающем в себя более чем 50% воды, доказана особенно преимущественной по сравнению с известными кордными обработками, применяющими или смесь VP-SBR (винилпиридин-бутадиенстирольный каучук), или CSM (каучук хлорсульфированный полиэтилен). Особенно кордная обработка настоящего изобретения улучшает в большой степени прочность при высоких температурах. Следовательно, ремни, включающие в себя кордную обработку в соответствии с настоящим изобретением, когда в комбинации с благоприятно выбранным интервалом каркасных смесей вместе с благоприятно выбранным интервалом тканевой обработки, имеют улучшенный срок службы при высоких температурах.

Ремень в соответствии с настоящим изобретением можно применять, например, в системе синхронного управления типа, представленного на Фиг.2. Система синхронного управления обозначается на чертежах в целом ссылочной позицией 11 и включает в себя ведущий шкив 12, неподвижно фиксированный с валом двигателя (не иллюстрировано), первый ведущий шкив 13а и второй ведущий шкив 13b и механизм натяжения ремня 14 для натяжения зубчатого ремня.

Ремень 1 в соответствии с настоящим изобретением может также применяться для всего срока службы при работе в масле, в этом случае он также обозначается как маслостойкий зубчатый ремень или маслостойкий ремень.

“Маслостойкий зубчатый ремень” относится к ремням, подходящих для сохранения их механических характеристик при применении в непосредственном контакте с маслом или частично погруженным в машинное масло при высокой температуре до 180°С для их полного срока службы, гарантируя срок службы, равный более чем 100000 км. Маслостойкие ремни могут заменить цепь и привод без необходимости дополнительных изменений в двигателе.

Эти маслостойкие ремни применяются за пределами основания двигателя, где они находятся в контакте с маслом в течение их всего срока службы или масло разбрызгивается непосредственно на ремень или они частично погружаются в масляную ванну. В частности, основание включает в себя двигатель, масляную ванну и маслостойкий ремень.

Например, маслостойкие ремни в соответствии с настоящим изобретением могут применяться в системе синхронного управления для транспортного средства с мотором типа, показанного на Фиг.4. Система синхронного управления обозначен на чертеже в целом ссылочной позицией 11 и включает в себя ведущий шкив 12, прочно фиксированный к приводному валу (не показан), первый 13а и второй 13b ведущие шкивы и механизм натяжения 14 для натяжения зубчатого ремня.

В соответствии со вторым альтернативным вариантом осуществления, показанным на Фиг.5, зубчатый ремень в соответствии с изобретением обозначен ссылочной позицией 20 с зубчатым зацеплением на обеих поверхностях и, следовательно, имеет прочную ткань, покрывающую оба зубчатых зацепления.

Зубчатый ремень 20 можно, например, применять в системе синхронного управления для транспортного средства с мотором типа, показанного на Фиг.3. Система синхронного управления обозначается на чертеже в целом ссылочной позицией 21 и включает в себя ведущий шкив 22, прочно фиксированный к приводному валу, не показан, первый 23а, второй 23b и третий 24 ведущие шкивы.

В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на Фиг.6, зубчатый ремень 30 в соответствии с настоящим изобретением может преимущественно применяться в системе синхронного управления, обозначенной на чертежах ссылочной позицией 31, которая включает в себя ведущий шкив 32, прочно фиксированный к приводному валу, не показан, первый 33а и второй 33b ведущие шкивы, прижимное натяжное устройство 34 и прижимной башмак 35.

При применении зубчатые ремни 1, 20 и 30 в соответствующих системах управления 11, 21 и 31 находятся в непосредственном контакте с маслом.

Фиг.2 до 4 относятся к системам управления относительно перемещения уравновешивающего контрпривода, но понятно, что зубчатый ремень в соответствии с настоящим изобретением можно также применять в системах “от кулачка до кулачка” или для перемещения масляного насоса.

В этих случаях при работе ремень частично погружается в масляную ванну.

Преимущества ремней согласно настоящему изобретению станут очевидными из изучения характеристик ремня.

Доказано, что комбинация изобретения применения конкретного интервала, равного от 30 до 39 вес.% нитрильных звеньев, в первом эластомерном материале, образующем каркас ремня, вместе с применением интервала, равного от 30 до 39 вес.% нитрильных звеньев во втором эластомерном материале тканевой обработки, вместе с применением интервала, равного от 30 до 39 вес.% нитрильных звеньев в третьем эластомерном материале кордной обработки, улучшает физико-химическую совместимость, механические характеристики, обеспечивает более высокую адгезию и более высокое сопротивление износу.

Зубчатый ремень в соответствии с настоящим изобретением будет теперь описываться также с помощью примеров, не предполагая никакого ограничения к указанным примерам.

Особенно в примерах видно влияние однократных интервалов и их комбинация. Проводились различные испытания для сравнения известных ремней предшествующего уровня техники с ремнями, изготовленными в соответствии с настоящим изобретением.

ПРИМЕРЫ 1-5 - Каркасная смесь и комбинированные интервалы

Таблица 1 показывает ремни, обозначенные номерами от 1 до 5, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением и, следовательно, обладающие процентными соотношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующем каркасную смесь (примеры 1-3) в рамках интервала, равного от 30 до 39 вес.%, по сравнению с ремнями (примеры 4 и 5), обладающими процентными соотношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующем каркасную смесь, за пределами заявленных интервалов.

Для каркасных смесей применяются типы HNBR, обладающие степенью, равной 0,9%.

Таблица 1 Пример Процентные соотношения ACN в HNBR каркаса Процентные соотношения ACN в HNBR кордной обработки Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки для задней стороны Тест (ч) 1 33 33 33 - 156 2 39 33 33 - 156 3 44 33 33 - 144 4 28 33 33 - 216 5 49 33 33 - 96

Ремни испытывают динамическим образом на долговечность при температуре

-25°С.

Цикл испытания включает в себя первую стадию охлаждения в течение 8 часов (не учитывается при расчете долговечности). После стадии охлаждения двигатель запускают в течение 30 сек со скоростью, равной 1000 оборотов в минуту, и затем останавливают и охлаждают снова в течение 30 мин охлаждения и так заканчивается первая стадия. Затем начинается вторая стадия и, следовательно, двигатель запускают снова в течение 30 сек и затем останавливают и охлаждают в течение 30 мин, следовательно, каждый цикл состоит из 30 сек работы и 30 мин охлаждения.

После 24 циклов, т.е. приблизительно каждые 12 ч, оператор проверяет, есть ли какие-либо видимые трещины, и затем ремень снова охлаждают в течение 2 ч. После чего циклы начинают снова до тех пор, пока оператор не обнаружит наличие видимых трещин, что означает конец испытания.

Условия, при которых проводили испытание, даны в Таблице 4.

Таблица 1b Тип ремня: 138STP150 Ширина ремня: 15 мм Профиль шкива: STP Скорость приводного шкива: 1000 оборотов в минуту Применимое натяжение: 250 Н Крутящий момент: 0 Нм Комнатная температура: -25°С Проверка: каждые 12 часов Конец испытания: трещина на задней стороне ремня

Как можно заключить из таблицы 1, ремни, обладающие содержанием ACN в каркасной смеси в рамках заявленного интервала, позволяют получить более высокие рабочие характеристики при низкой температуре по сравнению с ремнями, обладающими содержанием ACN за пределами интервала.

Особенно результаты, полученные с низким содержанием ACN, являются лучше, чем результаты, полученные свыше содержания ACN, равного 39%. Следовательно, ремни, содержащие заявленную комбинацию интервалов, обладают улучшенным сроком службы при низкой температуре по отношению к известным ремням.

ПРИМЕРЫ 6-10 - Тканевая обработка и комбинированные интервалы

Таблица 2 показывает ремни, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением и, следовательно, обладающие процентными отношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующем тканевую обработку (примеры 6 и 7) в рамках интервала, равного от 30 до 39 вес.%, по сравнению с ремнями (примеры 8 до 10), обладающими процентными отношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующем тканевую обработку, за пределами заявленных интервалов.

Для тканевой обработки применяются типы HNBR, обладающие степенью, равной 0,9%.

Таблица 2 Пример Процентные соотношения ACN в HNBR каркаса Процентные соотношения ACN в HNBR кордной обработки Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки для задней
стороны Испытание на адгезию после 10 миллионов циклов (Н/см) 6 33 33 33 - 187 7 33 33 39 - 256 8 33 33 44 - 248 9 33 33 49 - 263 10 33 33 28 - 140

В частности, ремни подвергали испытанию на адгезию и условия испытания соответствовали ISO 12046. В частности, ремень в соответствии с изобретением подвергали испытаниям в контакте с маслом и особенно в системах управления, в которых масло разбрызгивается посредством насоса непосредственно на ремень.

После 20000000 циклов в масле испытание не завершено из-за обусловленного сдвигом разрушения зубьев ремней предшествующего уровня техники, в которых содержание ACN или нитрильных групп HNBR тканевой обработки составляет 28 вес.%.

Следовательно, адгезия измерена через 10000000 циклов.

Как подразумевается из таблицы 2, ремень, обладающий содержанием ACN в тканевой обработке в рамках заявленного интервала, получает оптимальные значения адгезии и, следовательно, позволяет снизить износ зубьев, допускаемый также в этом случае, для получения улучшенного срока службы ремня.

Оптимальные значения испытаний на адгезию получаются с более высоким содержанием ACN, в то время как доказано, что при содержании ACN, равном 30%, адгезия является очень плохой.

Следовательно, испытание на адгезию дает результат, противоположный вышеупомянутым низкотемпературным испытаниям.

Следовательно, только комбинация интервала ACN от 30 до 39% позволяет получить оптимальные результаты как в испытаниях при низкой температуре, так и в испытаниях на адгезию.

ПРИМЕРЫ 11-13 - Кордная обработка и комбинированные интервалы

Таблица 3 показывает ремни, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением и, следовательно, обладающие процентными отношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующим кордную обработку (пример 11), в рамках интервала, равного от 30 до 39 вес.%, по сравнению с ремнями (примеры 8 до 9), обладающими процентными отношениями нитрильных групп (ACN) в HNBR, образующим кордную обработку, за пределами заявленных интервалов.

Таблица 3 Пример Процентные соотношения ACN в HNBR каркаса Кордная обработка Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки Процентные соотношения ACN в HNBR тканевой обработки для задней стороны Испытание на долговечность при 180°С 11 33 HNBR с ACN 33 вес.% 33 33 68 12 33 VP-SBR 33 33 28 13 33 CSM 33 33 21

Условия, при которых проводили испытания, приведены в Таблице 4.

Таблица 4 Тип ремня: 141 RHX 150 Двигатель, оборотов в минуту 4000 оборотов в минуту Температура задней стороны ремня 180°С

Значения испытаний на долговечность для измерения срока службы ремня в динамических условиях и в рабочих условиях, т.е. при высокой температуре, а именно при 180°С, даны на диаграмме Фиг.5. Для реализации указанных испытаний применяли дизельный двигатель VW 1900 TDI с роторным насосом VP 44 или приводимый в движение электрически без плунжера.

Как можно заключить из диаграммы Фиг.5, ремень, обладающий содержанием ACN в HNBR кордной обработки в рамках заявленного интервала, обладает более высоким сопротивлением в испытании, проводимом при высокой температуре. Особенно они обладают сроком службы в три раза больше, чем срок службы известных ремней.

Следовательно, цель настоящего изобретения, т.е. получить ремень, который способен сохранять механические и физические характеристики как при низкой, так и при высокой температуре, достигается не только с комбинацией благоприятно выбранных интервалов ACN в различных HNBR каркасных смесей и тканевой обработки, но также если кордная обработка включает в себя HNBR с благоприятно выбранным интервалом ACN.

Испытания при высокой температуре показывают, что только комбинация трех интервалов ACN в различных HNBR каркасных смесей, тканевой обработке и кордной обработке позволяет получить ремень, сохраняющий механические характеристики во всем интервале температур.

Этот результат дополнительно улучшается, если на ткань наносят стойкий слой, включающий в себя фторированный пластомер с добавлением эластомерного материала, включающего в себя один или более сополимеров, которые образуются исходно из мономера, содержащего нитрильные группы, и из диена, в котором мономеры, содержащие нитрильные группы, находятся в весовом процентном соотношении, равном от 30 вес.% до 39 вес.% Кроме того, результат дополнительно улучшается, когда на заднюю сторону ремня наносят подобный стойкий слой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к зубчатым ремням. Зубчатый ремень включает в себя эластомерный каркас, в который вставляется множество кордов. Каркас имеет первую сторону, снабженную множеством зубьев, покрытых тканью, включающей в себя тканевую обработку, вторую сторону или основу ремня, также покрытую тканью. Каркас представляет собой первый эластомерный материал, ткань с тканевой обработкой представляет собой второй эластомерный материал, а корды, подвергнутые обработке - третий эластомерный материал. Каждый эластомерный материал образован из смеси одного или более сополимеров, полученных исходно из диенового мономера и мономера, содержащего нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 39 вес.% по отношению в общему весу сополимеров. При этом кордная обработка образована покрывающей жидкостью, включающей в себя латекс на основе каучука, причем жидкость включает в себя среду, которая содержит по меньшей мере 50 вес.% воды. Решение направлено на увеличение срока службы ремня и повышение его механических характеристик. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 табл.

1. Зубчатый ремень, содержащий каркас, изготовленный из первого эластомерного материала, множество зубьев, выступающих из, по меньшей мере, одной первой поверхности каркаса, причем зубья покрыты первой тканью, включающей в себя тканевую обработку, содержащую второй эластомерный материал, множество кордов, включающих в себя кордную обработку, содержащую третий эластомерный материал, отличающийся тем, что первый эластомерный материал образован из смеси одного или более сополимеров, полученных исходно из диенового мономера и мономера, содержащего нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 39 вес.%, по отношению к общему весу сополимеров, второй эластомерный материал образован из смеси одного или более сополимеров, полученных исходно из диенового мономера и мономера, содержащего нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 39 вес.% по отношению к общему весу сополимеров, и третий эластомерный материал образован из смеси одного или более сополимеров, полученных исходно из диенового мономера и мономера, содержащего нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 39 вес.% по отношению к общему весу сополимеров, при этом кордная обработка образована покрывающей жидкостью, включающей в себя латекс на основе каучука, содержащий третий эластомерный материал и вулканизующий агент, причем покрывающая жидкость включает в себя среду, которая содержит, по меньшей мере, 50 вес.% воды.

2. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что первый эластомерный материал включает в себя нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 34 до 36 вес.% по отношению к общему весу сополимеров.

3. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что второй эластомерный материал включает в себя нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 34 до 36 вес.% по отношению к общему весу сополимеров.

4. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что третий эластомерный материал включает в себя нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 32 вес.% по отношению к общему весу сополимеров.

5. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что на ткань с внешней стороны нанесен стойкий слой, включающий в себя фторированный пластомер, четвертый эластомерный материал и вулканизующий агент.

6. Зубчатый ремень по п.5, отличающийся тем, что фторированный пластомер присутствует в стойком слое в количестве, большем, чем четвертый эластомерный материал.

7. Зубчатый ремень по п.6, отличающийся тем, что стойкий слой включает в себя фторированный пластомер в весовом количестве, составляющем от 101 до 150 весовых частей по отношению к эластомерному материалу.

8. Зубчатый ремень по п.5, отличающийся тем, что четвертый эластомерный материал образован из смеси одного или более сополимеров, полученных исходно их диенового мономера и мономера, содержащего нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 30 до 39 вес.% по отношению к общему весу сополимеров.

9. Зубчатый ремень по п.8, отличающийся тем, что четвертый эластомерный материал включает в себя нитрильные группы в весовом процентном соотношении, составляющем от 34 до 36 вес.% по отношению к общему весу сополимеров.

10. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что корды изготовлены из материала, выбираемого из группы, состоящей из стекловолокна, арамидных волокон, углеродных волокон, РВО-волокон и их смесей.

11. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что ткань включает в себя полиамид.

12. Зубчатый ремень по п.11, отличающийся тем, что ткань включает в себя ароматический полиамид.

13. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что на заднюю сторону ремня нанесена вторая ткань.

14. Зубчатый ремень по п.13, отличающийся тем, что на вторую ткань с внешней стороны нанесен второй стойкий слой.

15. Зубчатый ремень по п.14, отличающийся тем, что второй стойкий слой является таким же, как первый стойкий слой.

16. Зубчатый ремень п.1, отличающийся тем, что первый эластомерный материал включает в себя волокна.

17. Зубчатый ремень по п.16, отличающийся тем, что волокна присутствуют в весовом количестве, составляющем от 2 до 40 вес.ч. по отношению к эластомерному материалу.

18. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что первый, второй и третий эластомерные материалы состоят из HNBR.

19. Зубчатый ремень по п.1, отличающийся тем, что соотношение между третьим эластомерным материалом и вулканизующим агентом в покрывающей жидкости кордной обработки составляет от 2 к 1 вес.% до 1 к 2 вес.%

20. Система синхронного управления, включающая в себя, по меньшей мере, один ведущий шкив, один ведомый шкив и зубчатый ремень по п.1.