专利名称：正时带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同步传动的正时带。
背景技术：
正时带是这样一种带，在其上在环形带体的内周侧形成有沿着周向以预定间隔排列的齿，并且其适用于需要同步转动的应用。尽管用于精确传送旋转运动的方法的示例包括齿轮和链，但正时带还是具有很多优势，例如噪音小、无需供油且传输误差小。
例如，正时带用作汽车发动机曲轴和凸轮的同步传动的带。另外，正时带可用于所有需要同步传动的带传动系统，例如相机、计算机和复印机等精密仪器和通用工业设备。
特别地，用于将动力传输到汽车发动机各部件的正时带容易劣化，这是因为伴随着由于发动机的小型化导致的发动机高输出和小滑轮的形成，使得热环境恶化从而增加了挠曲次数。即，由于近年来正时带的使用环境越来越严酷，因此对于正时带所要求的设计重点放在了强度和耐久性上(例如，参见日本未审专利申请公报No.H6-213282，具体为0030段、图2)。
这里将说明传统正时带的构成。图6是显示传统正时带的一部分的截面立体图。
如图6所示，传统正时带1’包括环形带体3’、沿着带体3’的内周表面以预定间隔形成的多个齿部2’、覆盖齿部2’的表面的齿衣(tooth cloth)4’、和沿着带体3’的周向埋设的芯线6’。当采用该结构时，通过芯线6’获得沿带体3’的拉伸方向的改进的强度和高刚性，且通过齿衣4’防止了齿部2’的变形和磨损。
然而，很难说传统的加强方法在近年来使用条件变得严酷的正时带中是必要充分的。随着所需驱动力的增加和正时带共振负载的增加，需要正时带具有比以往更高的强度和耐久性。随着进一步形成小滑轮和挠曲次数的进一步增加，必须增强抗挠曲疲劳性。
因此，本发明的目的是提供一种正时带，其能够加强带的拉伸刚度，通过调节节线外周侧的挠性而减少多角形啮合，并改善抗挠曲疲劳性。同时，也能够解决例如防止由于高负载驱动导致的纵向撕裂以及侧面磨损等问题。
发明内容
本发明提供了一种正时带，其包括环形带体；沿着带体的内周表面以预定间隔形成的多个齿部；沿着带体的周向埋设的芯线；和设置在带体中的芯线外周侧的中间帆布(intermediate canvas)，其中该中间帆布具有沿着周向的伸缩性。
当采用该结构时，能够通过中间帆布加强带体的刚度。同时，中间帆布具有沿着周向的伸缩性，从而中间帆布能够在节线外周侧沿着周向伸展和收缩，由此能够适当地分散由于带的挠曲产生的弯曲应力。能够抑制带的纵向撕裂和侧面磨损，且通过设置中间帆布可以提高拉伸强度。
通过在从芯线的外周侧设置中间帆布，能够加强芯线的抗挠刚度，并能够分散由于多角形啮合产生的局部应力集中。
由于通过在芯线和中间帆布之间进行硫化粘接而形成橡胶层，因此能够防止芯线和中间帆布的直接干涉，从而能够防止由于剪切等导致的纤维强度下降。
另外，通过在带体中埋设中间帆布可以提供能够研磨外周表面的正时带。
另外，由于带体具有研磨的外周表面从而使得带体的厚度一致，因此能够抑制因背部张紧件接触部分的厚度不均匀而产生的张力变化，且能够抑制带运行时的噪声和振动。
另外，通过沿着周向的纬线和沿着宽度方向的经线来编织所述中间帆布，纬线由有机纤维形成，而经线由有机纤维或无机纤维形成。
另外，由于纬线由具有伸缩性的处理纱线(processed yarn)制成，因此纬线能够提供沿着中间帆布周向的伸缩性。
另外，由于该处理纱线是被卷曲处理的，因此该处理纱线能够提供伸缩性。
另外，由于通过使用具有伸缩性的橡筋线作为芯纱，将至少一层或更多层的包覆纱围绕芯纱外周侧卷绕而构成具有伸缩性的处理纱线，因此提供了赋予纬线伸缩性的方法。
另外，由于除了聚酯纤维和聚酰胺纤维之外，经线还可以由具有尤为优异拉伸强度的芳香尼龙或碳化纤维制成，因此能够确实防止正时带的纵向撕裂。另外，当带的侧面在滑轮凸缘(pulley flange)上滑动时，能够降低带侧面的磨损。
另外，由于纬线和经线是具有100旦尼尔至2000旦尼尔直径的加捻纱，因此能够增强中间帆布的刚度，且能够提供具有可以适当编织的直径的纱线。可以根据硫化成型条件适当地调节中间帆布的厚度。
另外，由于中间帆布的表面经受粘合处理，因此正时带的耐久性不仅通过将其粘接到橡胶上而且也通过保护纤维自身而得到增强。
图1是表示作为本发明一个实施例的正时带的一部分的截面立体图；图2是用于说明双包覆纱的示意图，该双包覆纱使用具有伸缩性的橡筋线作为芯纱；图3是在本实施例中当在硫化成型之前将各元件围绕成型模具卷绕成柱形时的局部放大视图；图4是一立体图，用于说明在本实施例中在硫化成型之前用中间帆布来覆盖成型模具的方法；图5是一局部放大视图，表示在本实施例中在硫化成型之后一体形成的带材料结构；以及图6是表示作为传统实施例的正时带的一部分的截面立体图。
具体实施例方式
下面将参考适当的附图详细地介绍本发明的最佳实施方式。图1是表示该实施例的正时带的一部分的截面立体图。由于该正时带通常用于正时带容易劣化的严酷环境中，例如环境温度升高以及与发动机油和冷却水接触，因此需要能够忍受这些环境的耐久性。
如图1所示，正时带1包括环形带体3；沿着带体3的内周表面以预定间隔形成的多个齿部2；覆盖齿部2的表面的齿衣4；沿着带体3的周向埋设的芯线6；和设在带体3中的芯线6的外周侧的中间帆布7。
下面将介绍将中间帆布7设置为能够加强带体3。鉴于正时带1的使用环境，除了作为加强件所需的刚度和耐磨性以外，它还需要具有耐热性、耐油性、耐水性、抗泥水性和耐气候性等。
通过沿带体3周向的纬线和沿宽度方向的经线编织的编织材料而形成中间帆布7，且埋入构成带体3的元件中，从而不会暴露于带体3的外周表面5。
对于纬线使用被处理以具有伸缩性的处理纱线。由此为中间帆布7提供了沿周向的伸缩性。例如，脂族尼龙和芳香尼龙等适于用作处理纱线的原丝。
卷曲处理可以认为是为纬线提供伸缩性的一种方法。例如，硬加捻(hard twisting)热处理方法是优选的，其将两股或多股纱线加捻并在热处理之后松开加捻。
除此之外，可以通过用于将细丝束推入狭缝中的方法(推入法)、用于机械地推靠模具以为纱线提供波纹形状的方法、以及用于通过热处理来为包括具有不同热收缩性的两个部分的合成纤维提供螺旋卷曲的方法(收缩热处理法)等来提供卷曲特性。
用于为纬线提供伸缩性的其它方法包括作为股线处理的方法。例如，如图2A所示，优选地使用具有伸缩性的橡筋线作为芯纱21的双包覆纱20a。在本实施例中，通过使用具有伸缩性的聚亚安酯类橡筋线等作为芯纱21，对具有优异耐热性的(下部)第一包覆纱22围绕芯纱21进行整经，并沿着与第一包覆纱22相同的卷绕方向在外侧对具有优异耐磨性的(上部)第二包覆纱23a进行整经，从而构成双包覆纱20a。具有优异耐热性和刚度的芳香尼龙对于第一包覆纱22是优选的，而具有优异粘接性的脂族尼龙对于第二包覆纱23a是优选的。只要股线能够满足伸缩性，则第一包覆纱22和第二包覆纱23a也可以是长丝纱，且可以是卷曲变形纱或短纤纱。
双包覆纱的结构并不限于以上所述。例如，如图2B所示，通过沿着与被整经的第一包覆纱22(下部)相反的方向对(上部)第二包覆纱23b进行整经，而构成双包覆纱20b。或者，双包覆纱20b是单包覆纱，该单包覆纱可以通过将一芳香尼龙纤维或脂族尼龙纤维作为包覆纱加捻到作为芯纱21的具有伸缩性的橡筋线等上而获得。可以通过将三层或更多层的包覆纱加捻到芯纱21上而构成双包覆纱20b。
不仅包覆纱而且芯纱21都不限于以上所述。例如，可以由多股橡筋线而不是一股橡筋线构成芯纱21。
以下再次参照图1继续进行说明。除了通常使用的聚酯纤维和聚酰胺纤维以外，也可以通过具有非伸缩性和优异的刚度、耐热性的有机纤维(例如，芳香尼龙)的长丝纱来构成中间帆布7的经线。尤其优选的是在芳香尼龙纤维中具有高刚度的PBO(注册商标由东丽工业株式会社(Toray Industries，Inc)制造)和Vectran(注册商标由可乐丽公司(KurarayCo.，Ltd)制造)。或者也可以由例如具有优异刚度的碳化纤维的无机纤维构成经线。
通过如此构成经线，可以通过防止正时带1的纵向撕裂并通过抑制正时带的扭曲来稳定带的运行。当带的侧面在滑轮凸缘上滑动时，可以通过暴露于该侧面的中间帆布7的作用来减少带侧面的磨损。
可以在加捻纬线和经线并分别将纬线和经线设为预定直径之后来编织纬线和经线，从而增加中间帆布7的刚度。在本实施例中优选的是纬线和经线的加捻纱的直径分别在100d至2000d(d旦尼尔)的范围内。这是因为100d或更粗的加捻纱对于增强中间帆布7的刚度是有效的，而对于2000d或更粗的加捻纱难以进行适当的编织。
通过对中间帆布7进行粘合处理(例如，RFL(间苯二酚-甲醛胶乳)处理)和橡胶粘合剂处理来加强与橡胶的结合。另外，中间帆布7的纤维自身可以通过粘合处理得到保护。
优选地，用于处理中间帆布7的RFL溶液具有这样的成分，其中与用于处理下面介绍的由玻璃纤维制成的芯线6的RFL溶液相比，间苯二酚-甲醛浓缩产品的比例较高。
中间帆布7或下面介绍的带有橡胶粘合剂的具有优异粘性的材料适合被选做RFL溶液的胶乳。具体地，可以施加例如氯丁二烯橡胶(CR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶(ACSM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、丁腈橡胶(NBR)和氢化丁腈橡胶(H-NBR)等的胶乳。对于胶乳成分可以适合地选择最佳的一种，且胶乳成分并不限于上述示例。
例如，众所周知的是，当对于中间帆布7选择脂族尼龙时通过使用丁吡胶乳而获得优异的粘接强度。
其上形成有RFL膜的中间帆布7能够经受橡胶粘合剂处理。
例如，通过使用与正时带1的橡胶成分相容的橡胶，将通过同时溶解例如异氰酸酯的粘接剂而获得的物质用于橡胶粘合剂。
在本实施例中，通过用RFL处理和橡胶粘合剂处理来覆盖中间帆布7，而增加中间帆布7和带体3的橡胶之间的粘接强度。然而，当通过用RFL处理和橡胶粘合剂处理中之一获得了充分的粘接强度时，可以仅使用一种处理。
齿部2和带体3由橡胶材料形成。带体3的外周表面5被研磨，从而具有一致的厚度。即使当通过研磨在带的外周表面5上设置背部张紧件时，节线也不会在带运行时产生波动，从而不会沿着右或左的方向偏离带运行方向。能够抑制在带运行时由于带的张紧波动而产生的噪声和振动。
尽管优选的是齿部2的橡胶成分与带体3的相同，但是齿部2和带体3也可以由不同的橡胶成分构成，只要该橡胶成分具有优异的粘性。
例如，通过加捻例如聚酯、脂族尼龙和芳香尼龙的有机纤维，或者例如玻璃的无机纤维以根据带的用途将它们形成合适的绳，并通过对它们进行热拉伸处理和粘合处理而获得芯线6。在这些纤维中，考虑到拉伸性、多功能性、价格和易于应用到正时带1的制造过程中，在许多情况下通常选用玻璃纤维。
RFL处理和橡胶粘合剂处理的粘合处理可以应用于芯线6。
例如，齿衣4由这样的编织材料形成，通过例如脂族尼龙的具有优异耐磨性的有机纤维而编织该编织材料。在本实施例中，中间帆布7和齿衣4可以由相同的原丝或考虑易于应用到制造过程中的处理纱线编织成、或者以相同的编织方法编织成。
基本上，用于编织齿衣4的有机纤维的选择重点在于其抗磨损性。另一方面，用于编织中间帆布7的有机纤维的选择重点在于与带体3的橡胶等的粘合性和耐热性。通过重点在于抗磨损性和低摩擦的编织方法来编织齿衣4，而通过重点在于周向伸缩性的编织方法来编织中间帆布7。
RFL处理和橡胶粘合剂处理的粘合处理可以应用于齿衣4。在本实施例中，考虑到易于应用到制造过程，中间帆布7和齿衣4可以经受相同的粘合处理。
基本上，用于使得齿衣4经受粘合处理的RFL溶液和橡胶粘合剂的选择重点在于耐热性、抗磨损性和低摩擦。另一方面，用于使得中间帆布7经受粘合处理的RFL溶液和橡胶粘合剂的选择重点在于与带体3的橡胶的粘合性。
下面将参照图3至图5来介绍本实施例正时带1的制造方法。图3是当在硫化成型之前将各元件围绕成型模具卷绕成柱形时的局部放大视图。图4是一立体图，用于说明在硫化成型之前用中间帆布来覆盖成型模具的方法。图5是一局部放大图，表示在硫化成型之后一体形成的带材料结构。
通常通过使用柱形成型模具8来制造正时带1，在该柱形成型模具8上，沿着外周表面的轴向以等间隔设置有大量齿轮状条带槽，从而形成接合表面。
在对中间帆布7事先应用RFL处理和橡胶粘合剂处理之后，将中间帆布7切成预定的尺寸，且通过将矩形的中间帆布7的相对两侧相结合而制备出柱形的中间帆布7。
此时，经受了伸缩性处理的纬线在结合部分中与周向重合。例如，两端面在这样的状态下结合，即，两端面通过缝合处理、激光焊接或超声焊接而彼此对接，从而形成环形帆布(参见图4的结合部分)。
如图3所示，齿衣4(或者是用于齿部2的橡胶板与之压结合的包容齿衣)围绕柱形成型模具8卷绕，并将经受粘合处理的芯线6围绕外周侧螺旋卷绕，同时进行固定拉伸。
如图4所示，通过利用周向伸缩性而将柱形中间帆布7放置在外周侧上，且橡胶板10进一步围绕外周侧卷绕(参见图3)。
通过安装用于硫化的套筒(未示出)将其全部覆盖，并且使用公知的蒸汽硫化盘在预定条件下(温度、压力和时间)对该套筒进行硫化。
液化的橡胶板10的橡胶压配合在齿衣4和芯线6之间以及芯线6和中间帆布7之间，并且当用高压蒸汽进行加热时，如图5所示，在这种情况下通过蒸汽压力形成橡胶层11。同时，通过将橡胶压配合在成型模具8的凹入部分9中而形成齿部2。此时，齿衣4通过液化橡胶被压入成型模具8的凹入部分9中，从而由齿衣4覆盖齿部2的表面。
齿衣4、齿部2、芯线6、中间帆布7和带体3能够通过该过程一体硫化和形成。由于硫化处理是传统公知的，因此省略详细说明。
在将橡胶板不仅围绕中间帆布7的外周侧而且围绕中间帆布7的内周侧(在成型模具8中芯线6加捻在其上的层的外周侧)卷绕之后，可使该橡胶板硫化并成形。当采用该结构时，能够更可靠地形成包含齿部2的橡胶层11。
通过在硫化成型之后从蒸汽硫化盘取出的柱形带材料而获得正时带1。具体地，在通过轧辊磨床等将从模具脱出的柱形带材料的外周表面5研磨至预定厚度之后，将柱形带材料以预定宽度切成圆片，从而获得多个正时带1。
如上所述，在本实施例中可获得如下效果。
可通过在正时带1上设置中间帆布7而加强正时带1。该加强的具体示例包括沿带的周向和宽度方向增强了拉伸强度，从而抑制了带的侧面磨损和纵向撕裂。另外，可通过在带体3上设置这样的中间帆布7来调节正时带1的固有频率，即，该中间帆布7由与带体3的橡胶不同的材料制成。
可以通过将中间帆布7埋设在芯线6和外周表面5之间且不使得中间帆布7暴露于外周表面5而研磨外周表面5。结果，能够提供具有很小侧向偏离的稳定运行运动，且能够抑制在带运行期间由于带的张力变化导致的噪声和振动。
通过埋设中间帆布7能够防止芯线6由于多角形啮合而产生的局部挠曲。另外，可以通过调节中间帆布7的伸缩性来调节正时带1的抗挠刚度。
根据本实施例的正时带1的制造方法，由于能够在将中间帆布7制成环形帆布之后在硫化成型之前，在通过将中间帆布7装到成型模具8上而对中间帆布7进行固定拉伸的同时形成中间帆布7，因此能够使得中间帆布7的总体厚度均匀。
本发明并不限于该实施例，而在符合技术思想的范围内可以执行各种修改的实施方式。
例如，中间帆布7不必埋设在外周表面5和芯线6之间。中间帆布7可以从带体3的外周表面5暴露。
待设置的中间帆布7的数目并不限于一个。可以在带体3上设置两个或多个中间帆布7。
另外，待埋设的中间帆布7不必沿着整个带的宽度方向延伸。在起到加强帆布作用的范围内，中间帆布7可以在宽度方向上做得较短。当采用该结构时，橡胶层11能够在与埋设的中间帆布7相同的平面上沿着带的厚度方向部分地延续，从而为正时带1提供沿厚度方向的刚性。
尽管在本实施例中沿中间帆布7的周向的伸缩性主要取决于纬线的伸缩性，但是根据编织方法可以在周向提供进一步伸缩性。例如，可以通过2/2急斜纹组织和四个缎纹组织等提供伸缩性。也可以通过设置为使得编织方向相对于周向倾斜的斜纹布(bias cloth)来提供伸缩性。
根据本发明，能够加强带的拉伸刚度，并且能够提供这样的正时带，即，通过调节在节线外周侧的挠性而能够减少多角形啮合、且具有改善的抗挠曲疲劳性。同时，还能够解决例如防止由于高负载驱动而导致的纵向撕裂以及侧面磨损等问题。
权利要求
1.一种正时带，其包括环形带体；沿着带体的内周表面以预定间隔形成的多个齿部；沿着带体的周向埋设的芯线；和设置在带体中的芯线外周侧的中间帆布，其中，该中间帆布具有沿着周向的伸缩性，且在所述芯线和中间帆布之间设置有通过硫化成型模制成的橡胶层。
2.如权利要求1所述的正时带，其特征在于，所述中间帆布埋设在所述带体中。
3.如权利要求2所述的正时带，其特征在于，所述带体的外周表面被研磨而使得带体的厚度一致。
4.如权利要求1所述的正时带，其特征在于，通过沿着周向的纬线和沿着宽度方向的经线来编织所述中间帆布，所述纬线由有机纤维形成，而所述经线由有机纤维或无机纤维形成。
5.如权利要求4所述的正时带，其特征在于，所述纬线由具有伸缩性的处理纱线制成。
6.如权利要求5所述的正时带，其特征在于，所述处理纱线是被卷曲处理的。
7.如权利要求5所述的正时带，其特征在于，通过使用具有伸缩性的橡筋线作为芯纱，将至少一层或更多层的包覆纱围绕芯纱的外周侧卷绕而构成所述处理纱线。
8.如权利要求4所述的正时带，其特征在于，所述经线由芳香尼龙或碳化纤维制成。
9.如权利要求4所述的正时带，其特征在于，所述纬线和经线是具有100旦尼尔至2000旦尼尔直径的加捻纱。
10.如权利要求1所述的正时带，其特征在于，所述中间帆布的表面经受粘合处理。
全文摘要
本发明的目的是提供一种正时带，其能够加强带的拉伸刚度，通过调节在节线外周侧的挠性而防止芯线由于多角形啮合而导致的局部挠曲，并改善了带的抗挠曲疲劳性。正时带(1)包括环形带体(3)；沿着带体(3)的内周表面以预定间隔形成的多个齿部(2)；沿着带体(3)的周向埋设的芯线(6)；和设置在带体(3)中的芯线(6)的外周侧的中间帆布(7)，其中，该中间帆布(7)具有沿着周向的伸缩性。
文档编号F16G1/28GK1776249SQ20051011522
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月11日 优先权日2004年11月16日
发明者嶋村馨 申请人:本田技研工业株式会社