专利名称：摩擦传动带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在汽车引擎、 一般工业用动力传递装置等中使用 的皮带，特别涉及一种能够防止产生异响的摩擦传动带。
背景技术：
在汽车、 一般工业用动力传递装置等中，为了传递动力，广泛使用v型带、v型多楔带、平皮带等的摩擦传动带。在使用中，会从摩擦传动带产生异响。即使皮带和滑轮等没有特 别的异常，也可能产生这样的异响，例如，在经过长时间使用并且表 面变为平滑的摩擦传动带在洒上水的状态等情况下，该问题特别明显。 这是由于通过在滑轮和皮带的摩擦接触面上形成水膜而使皮带滑动， 之后水被排掉并且水膜消失，在滑轮再次开始旋转的瞬间容易产生异响。并且，经常会有摩擦传动带的使用者将产生异响当作问题的情况。 因此，例如在使用摩擦传动带的汽车等中，虽然一直在防止异响产生 的较大原因即水洒到摩擦传动带上，但是要确保防止水引起的异响产 生仍是困难的。因此，不仅是使用者，汽车等的制造商也希望开发出 一种即使在洒上水的情况下也不产生异响的摩擦传动带。发明内容本发明的目的在于提供一种即使在附着有水的情况下也能够防止 异响发生的摩擦传动带。本发明的摩擦传动带，设置有具有摩擦面的橡胶层。并且，橡胶 层的特征为含有增强剂，并且在摩擦面中形成有排水用的凹凸，用于 防止由于附着在摩擦面上的水而引起的摩擦传动带的滑动。并且，增强剂优选为含有炭黑。在该情况下，炭黑的平均氮吸附表面积(ASTMD 1765-01)为33 99m2/g，更优选为40~49m2/g。橡胶层优选为还具有短纤维。并且，橡胶层由含有例如EPDM(三元乙丙橡胶)的橡胶形成。摩擦传动带还具有例如堆叠在橡胶层上的粘结橡胶层、以及配置 在粘结橡胶层中间的抗张体。本发明的橡胶层材料的特征在于，用于形成摩擦传动带的具有摩 擦面的橡胶层，橡胶层材料含有增强剂，在摩擦面中形成有排水用的 凹凸，用于防止由于附着在摩擦面上的水而引起的摩擦传动带的滑动。
图1是第1实施方式中的V型多楔带的剖面图。图2是使用实施例1的橡胶层材料制造的V型多楔带在使用一定 时间之后的状态下，下橡胶层的摩擦面的放大图像。图3是使用实施例2的橡胶层材料制造的V型多楔带在使用一定 时间之后的状态下，下橡胶层的摩擦面的放大图像。图4是使用比较例1的橡胶层材料制造的V型多楔带在使用一定 时间之后的状态下，下橡胶层的摩擦面的放大图像。图5是使用比较例2的橡胶层材料制造的V型多楔带在使用一定 时间之后的状态下，下橡胶层的摩擦面的放大图像。图6是示出了在使用后的状态下，实施例1的V型多楔带的第1 注水滑动试验的结果的图。图7是示出了在使用后的状态下，实施例2的V型多楔带的第1 注水滑动试验的结果的图。图8是示出了在使用后的状态下，比较例1的V型多楔带的第1 注水滑动试验的结果的图。图9是示出了在使用后的状态下，实施例1的V型多楔带的第2 注水滑动试验的结果的图。图IO是示出了在使用后的状态下，实施例2的V型多楔带的第2 注水滑动试验的结果的图。图11是示出了在使用后的状态下，比较例1的V型多楔带的第2 注水滑动试验的结果的图。图12是示出了在使用后的状态下，比较例2的V型多楔带的第2注水滑动试验的结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是第1实施方式中的V型多楔带10的剖面图。V型多楔带10 (摩擦传动带)包括下橡胶层12、粘结橡胶层16、以及帆布22。下橡胶层12以及帆布22设置在V型多楔带10的表面。 粘结橡胶层16堆叠于下橡胶层12，粘结橡胶层16的表面被帆布22 覆盖。由下橡胶层12形成多个V型棱20。 V型棱20配置为沿着V型 多楔带10的长度方向延伸并且沿着宽度方向并列。V型棱20的表面，即下橡胶层12的表面12S为与滑轮(未图示) 卡合的摩擦面。在下橡胶层12含有多个短纤维14。短纤维14大致沿 着V型多楔带10的宽度方向配置。 一部分短纤维14从V型棱20的 侧面等、下橡胶层12的摩擦面12S突出。在粘结橡胶层16的大致中 央埋设芯线18 (抗张体)。下面，对下橡胶层12的组成进行说明。表l示出了在本实施方式 的实施例和比较例中用于形成下橡胶层12而使用的橡胶层材料的组 成。表l橡胶层材料的组成(*)橡胶材料增强剂(炭黑)石墨短纤维EPDMHAFFEFSRF尼龙66棉实施例11000600151010实施例21005000151510比较例110060000250比较例21000050151510(*)单位全部为重量份在各个实施例、比较例中，橡胶层材料作为主要成分含有100重 量份的EPDM (三元乙丙橡胶)。此外，这些实施例1、 2以及比较例1、 2的橡胶层材料含有炭黑作为提高橡胶硬度并提高模量特性的增强剂。 在实施例1中，使用60重量份的FEF(ASTMD 1765-01中的代码N500 相当品，其平均氮吸附表面积40 49m2/g)，在实施例2以及比较例1中，使用50或者60重量份的HAF (ASTM D1765-01中的代码N300 相当品，其平均氮吸附表面积70 99m"g)，在比较例2中，使用50重 量份的SRF (ASTM D1765-01中的代码N700相当品，其平均氮吸附 表面积21 32m"g)。并且，实施例1、 2以及比较例2的橡胶层材料含 有15重量份的石墨，用于防止正常运转时的粘滑运动。在各个实施例以及比较例的橡胶层材料中，含有棉或者尼龙66的 短纤维14 (参照图l)。具有吸水性的棉能够辅助去除摩擦面上的水。 此外，在这些橡胶层材料中加入有作为硫化剂硫磺、老化防止剂等的 通用的成分。本实施例以及比较例的V型多楔带使用表1中示出的橡胶层材料 来制造。即，在圆筒形滚筒(未图示)中将帆布22的材料、粘结橡胶 层16的材料片、芯线18、上述橡胶层材料的薄片巻上，并以既定的温 度、压力对圆筒形滚筒进行加压、加热。这里，为了使芯线18配置于 粘结橡胶层16内部(参照图1)，将两个粘结橡胶层16的材料薄片以 夹着芯线18的状态巻在圆筒形滚筒上。将对圆筒形滚筒进行加压、加热工序而得到的平带状的硫化片裁 剪成既定宽度，并且磨削下橡胶层并形成V型棱20，由此制造含有下 橡胶层12、粘结橡胶层16、芯线18、以及帆布22的V型多楔带10 (参照图1)。下面，对使用本实施例以及比较例的橡胶层材料而形成的下橡胶 层12的表面形状进行说明。图2是使用实施例1的橡胶层材料制造的 V型多楔带10在使用一定时间之后的状态下，下橡胶层12的摩擦面 12S的放大图像。图3至图5是关于实施例2、比较例1以及比较例2 的分别对应于图2的放大图像。并且，上述的使用一定时间的条件如以下所述。SP，将V型多楔 带10悬挂在直径120mm的驱动轮以及从动轮、直径45mm的张紧轮(均未图示)上，在85。C的高温下以驱动轮旋转数4900 (rpm)进行 24小时运转。并且，图2至图5的放大图像是通过扫描型电子显微镜(SEM)对V型多楔带10的摩擦面进行拍照而得到的，倍率为300 倍。在使用前的实施例以及比较例的下橡胶层12中，短纤维14 (参照图1)均从下橡胶层12的表面，即摩擦面突出。因此，摩擦面不是平滑的，即使附着有水也会被排掉，不能形成水膜，由于V型多楔带IO 不会滑动，因此不会产生异响。与此相对，在V型多楔带IO使用之后， 从摩擦面突出的短纤维14摩耗，各个摩擦面的粗糙度减小。并且，在 使用之后，按照比较例2、实施例l、实施例2、以及比较例l的顺序 维持摩擦面的粗糙度(参照图2至图5)。下面，对本实施例以及比较例的V型多楔带10的第1注水滑动试 验的结果进行说明。在第1注水滑动试验中，将V型多楔带10悬挂在直径130mm的 驱动轮、直径55mm的张紧轮、以及直径128mm的从动轮上，并以 1000rpm旋转驱动轮。此时，将试验条件调整成从动轮的负载转矩为 10.0Nm。此夕卜，在试验开始之后的30秒，以每分300ml的比例对驱动 轮进行洒水，并调查滑动的产生。图6是示出了在上述的使用一定时间的条件下，在使用24小时的 状态下，实施例1的V型多楔带10的第1注水滑动试验的结果的视图。 图7和图8是关于实施例2以及比较例1的分别对应于图6的试验结 果。在图6至图8以及后述的图9之后的图表中，粗线为对应于通过 麦克风(未图示)检测的来自V型多楔带10的声音的电压(声压)， 细线分别表示从动轮的旋转数，横轴表示时间。在使用一定时间之后的实施例l以及实施例2的V型多楔带10中， 无论在哪一个之中，从动轮的旋转数都是大致一定的(参照图6和图 7)。与此相对，在比较例1中，在将水洒在驱动轮的试验开始之后，V 型多楔带10滑动，从动轮的旋转数大幅减少。之后，V型多楔带10 再次开始正常运转，在从动轮的旋转数上升时，产生异响(参照图8)。并且，在第1注水滑动试验的结果中，虽然没有像比较例1 (参照 图8)中的声压变化幅度那么大，但在实施例1以及实施例2 (参照图 6和图7)中，声压也变化。但是，如下述，仅在比较例1中产生异响。艮口，在比较例1中，通过注水在驱动轮和V型多楔带10的接触面 上产生水膜，V型多楔带10滑动并且驱动轮空转，在这之后，水膜消 失，V型多楔带10再次开始突然运转，因此，此时产生频率较高的异8响(参照图8)。与此相对，在实施例1以及实施例2 (参照图6和图7) 中，从动轮的旋转数如所示，由于防止了 V型多楔带10的滑动，因此 不产生在比较例l中产生的高频率的异响。下面，对本实施例以及比较例的V型多楔带10的第2注水滑动试 验的结果进行说明。第2注水滑动试验，除了从动轮与台阶从动轴的台阶部之间夹持 有5mm的缝以及与驱动轮略微具有角度以外，在与第1注水滑动试验 相同的条件下进行。从这里可以明显看出，第2注水滑动试验的条件 比第1注水滑动试验的条件严酷。并且，与第1注水滑动试验相同， 对在上述的使用一定时间的条件下使用了 24小时的实施例1、实施例 2、比较例1以及比较例2的V型多楔带10进行第2注水滑动试验。在第2注水滑动试验中，从动轮的旋转数大致一定，实施例1的V 型多楔带10不滑动(参照图9)。与此相对，在实施例2、比较例l以 及比较例2中，通过注水，在试验开始之后V型多楔带10滑动，因此， 之后，在V型多楔带10再次开始正常运转时，产生频率较高的异响(参 照图10至图12)。因此，对于在第l注水滑动试验中显示出良好结果 的实施例2的V型多楔带10，在条件更加严酷的第2注水滑动试验中 没有得到良好的结果。这些试验结果也显示出以下的情况。在比较例1中，在使用后的V 型多楔带10的轮接触面，即在下橡胶层12的摩擦面12S (参照图1 以及图4)与轮表面之间的界面形成水膜，V型多楔带10发生滑动。 并且，由于摩擦面12S是平滑的，因此水膜被保持了较长时间，妨碍 了 V型多楔带10的正常运转。并且，在比较例2中，虽然摩擦面12S (参照图5)粗糙，但是由于摩擦面12S的摩耗严重、偏摩耗等，V型 多楔带IO滑动并产生异响。对于这些比较例，在下橡胶层12，适当地形成具有适度的粗糙度 的摩擦面12S的实施例1以及实施例2 (参照图2和图3)中，由于快 速地从下橡胶层12的摩擦面12S除去水，因此V型多楔带10的防滑 性能优秀。其结果是，实施例的V型多楔带IO，能够防止由于滑动而 产生的异响。如上所述，使用平均氮吸附表面积为40 49m2/g(ASTMD1765-01)程度的炭黑即FEF作为增强剂，在下橡胶层12的摩擦面12S形成微小 的排水用的凹凸(实施例1)，由此即使在悬挂于相互倾斜轮的严酷的 使用条件下，也能够可靠地防止V型多楔带10的滑动，并能够防止异 响的产生(参照图6和图9)。并且，即使是已经使用状态的实施例1 的V型多楔带IO，也能够防止滑动，因此，通过使用FEF，用于维持 表面粗糙度的短纤维14 (参照图1)，即从下橡胶层12的摩擦面12S 突出的短纤维14即使在摩擦减少之后，也能够维持排水用的凹凸。并 且，由于在实施例1中获得比实施例2更良好的结果，因此作为形成 排水用的凹凸的炭黑，平均氮吸附表面积为40~49m2/g的FEF特别优 秀。
并且，在使用ASTM D1765-01的平均氮吸附表面积为70~99m2/g 程度的炭黑即HAF的情况下，在稳定的使用条件下，能够抑制V型多 楔带10的滑动，并且能够防止异响的发生(参照图7和图10)。因此， 通过使用HAF，即使在突出于摩擦面12S的短纤维14摩耗了的状态下， 也能够保持排水用的凹凸。
这样，在实施例1以及实施例2中，即使对于长期使用后的V型 多楔带10，也能够维持防止异响产生的效果，因此，除了 SRF通过FEF、 HAF等平均氮吸附表面积为33~99m2/g的炭黑，也能够抑制滑动和异 响的产生。
如果利用如上所述的第1实施方式，通过对V型多楔带10的下橡 胶层12中的增强剂进行调整，即使有水附着在V型多楔带10的摩擦 面12S上的情况下，也能够防止滑动和异响的产生。
以下，对第2实施方式进行说明。在本实施方式中，将硅藻土添 加到用于形成下橡胶层12 (参照图1)的橡胶层材料中，这点与第1 实施例不同。并且，在本实施方式中，除了橡胶层材料的组成之外， 以与第1实施方式相同的方法制造V型多楔带10 (参照图1)。
表2示出了本实施方式的实施例与比较例中的橡胶层材料的组成。橡胶材料增强剂(炭黑)硅藻土沸石短纤维静摩擦系数EPDMHAFFEFSRF粒子直径粒子直径 23.4,粒子直径 43.6,粒子直径 0.2mm粒子直径尼龙 66使用前使用后
实施例31000600100000250.6790.637
实施例41000600150000250.6400.795
实施例51000600200000250.5450.713
比较例3100060000000251.0310.910
比较例410006000000250.7750.732
比较例51000600400000250.5860.595
比较例61000600015000250.6130.469
比较例71000600001500250.5780.588
比较例81006000150000250.5590.687
比较例91006000400000250.6000.779
比较例101000300300000250.5550.508
比较例111003000300000250.6300.628
比较例1210000060000025--
比较例131000600000150250.8130.671
比较例141000600000015250.7170.781
(*)单位全部为重量份
200880001450.5 转 s 步被8/llM在实施例3至5以及比较例3至5中，使用作为橡胶材料的100 重量份的EPDM、 60重量份的FEF炭黑、25重量份的尼龙66、 0~40 重量份的硅藻土 (参照表2)。在这些实施例以及比较例中，使用平均 粒子直径为9pm的硅藻土。
对于使用了实施例3至5以及比较例3至5的橡胶层材料的各个V 型多楔带10 (参照图1)，进行上述第1注水滑动试验。在本实施方式 中，对于各个实施例和比较例，不仅是在与第1实施方式相同的条件 下使用一定时间之后的状态，而且对于使用前的状态的各V型多楔带 IO进行相同的试验。
在该第1注水滑动试验中，实施例3和4的V型多楔带10不滑动， 并且也没有产生异响，显示出了良好的结果。并且，在实施例5中， 虽然确认使用后的V型多楔带10产生微小的滑动和异响，但是使用前 的V型多楔带10与实施例3和4相同，具有良好的结果。
此外，这些实施例3至5在以下方面比第1实施方式中的实施例1 和2 (参照表l)更优秀。g卩，在实施例1和2中，当多次重复注水试 验时，虽然确认有时会滑动、产生异响，但在本实施方式的实施例3 至5中，得到通常相同的稳定的试验结果。
与此相对，在比较例3至5中，没有得到良好的结果。即，除了 比较例4的使用前V型多楔带10滑动和异响的产生比较少之外，任何 一个V型多楔带10的使用前、使用后都明显地确认滑动和异响的产生。
从以上的结果可以明显得出，对于橡胶层材料，通过将10~20重 量份(相对于橡胶层材料全体重量5 10%)的硅藻土添加到100重量 份的橡胶材料中，能够进一步提高V型多楔带IO的防滑性能，并能够 更加可靠地防止异响的产生。这是由于通过具有吸水性的硅藻土，能 够更有效地除去附着在下橡胶层12的摩擦面12S (参照图1)上的水。
与此相对，在比较例3和4中，由于硅藻土的添加量较少，因此 下橡胶层12的吸水性能不足，V型多楔带10就会滑动。并且，如比 较例5，在过多添加硅藻土的情况下，摩擦面12S的摩擦系数(参照表 2)过多地减小，V型多楔带10仍然滑动。因此，比较例3至5产生 比实施例3至5更大的异响。
下面，对比较例6和7进行说明。在这些比较例中，硅藻土的平均粒子直径与实施例3至5中的9jim不同，分别为23.4jim、43.6(im(参 照表2)。在这些比较例6和7中，不论V型多楔带IO的使用前后， 都明显地确认滑动和异响的产生。
因此，添加到V型多楔带10的橡胶层材料中的硅藻土，虽然平均 粒子直径在20pm以下，但是使用例如9pm左右的较细的硅藻土是适 当的。这是由于使用较细粒子的硅藻土的V型多楔带IO，与仅使用相 同重量的更大粒子形成的硅藻土的情况相比，露出于下橡胶层12的摩 擦面12S (参照图1)的硅藻土的量更多，并且硅藻土的单位重量的表 面积更大，因此吸水效果提高。
下面，对比较例8和9进行说明。这些比较例是将硅藻土添加到 比较例1 (参照表1)中，作为炭黑使用HAF。在这些比较例8和9 中，与其他比较例相同，V型多楔带10的使用前后都明显地确认滑动 和异响的产生。
这样，本实施方式的试验结果也显示出，作为添加到橡胶层材料 的炭黑，FEF比HAF更加适合。
下面，对比较例IO至12进行说明。在这些比较例中，与其他实 施例和比较例相比，炭黑的添加量减少或者没有。在去除了炭黑的比 较例12的配方中，没有得到均匀的橡胶层材料，不能够制造V型多楔 带10。并且，在比较例10和11中，V型多楔带10的使用前后都明显 地确认滑动和异响的产生。
因此，如果FEF或者HAF的炭黑的添加量与之前的实施例、比较 例相比被大致减半或者为零，则即使添加与减少量相当的硅藻土，也 确认不能获得良好的结果。
下面，对实施例13和14进行说明。在这些比较例中，与其他实 施例、比较例不同，沸石被添加到橡胶层材料中。即，比较例13中的 平均粒子直径为0.2mm的沸石、以及比较例14中的平均粒子直径为 1.25pm的沸石，每个分别使用15重量份。这些比较例13、 14的配方， 仅是在沸石的有无方面与比较例3不同。
对于比较例13和14的任一个，V型多楔带10的使用前后都明显 地确认滑动和异响的产生。因此，在代替硅藻土而使用沸石的情况下， 不能够获得良好的结果。这是由于沸石的吸水性比硅藻土差，或者可
13能是摩擦面12S的粗糙度等表面特性不同。
利用如上所述的本实施方式，通过在橡胶层材料中添加作为无机
多孔物质的硅藻土，能够更加可靠地防止摩擦面上附着有水的V型多 楔带10的滑动以及异响的产生。
从下橡胶层12开始、构成V型多楔带10的各部件的原料，并不 仅限定于任何一种实施方式。例如，如上所述，由于平均氮吸附表面 积在既定范围内的炭黑能够防止滑动以及异响的产生，因此除了本实 施方式中所使用的FEF、 HAF以夕卜，也可以使用XCF、 GPF等作为下 橡胶层12的增强材料。
并且，在第2实施方式(实施例3至5、比较例3至12)中，即 使不使用用于防止摩擦面12S(参照图l)的摩擦系数过多减小的石墨， 也可以仅适量添加。
此外，作为增强剂，代替炭黑，也可以与炭黑一起使用硅。
对于硅藻土也同样，也可以使用平均粒子直径与上述实施例不同 的硅藻土。
并且，通过EPDM形成的橡胶通常耐热性、耐摩耗性优秀，下橡 胶层12也可以通过CR橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶 (styrene-butadiene rubber)、天然橡胶等形成。并且，为了EPDM等的 交联反应，也可以使用硫磺之外其他的过氧化物。并且，对于V型多 楔带10以外的摩擦传动带，例如平带、V型带等，本实施方式的下橡 胶层12的橡胶层材料也适用。
产业上的利用可能性
根据本发明，能够提供即使在附着水的情况下也能够防止异响产 生的摩擦传动带。
权利要求
1、一种摩擦传动带，设置有具有摩擦面的橡胶层，所述摩擦传动带的特征在于，所述橡胶层含有平均氮吸附表面积(ASTM D1765-01)为33～99m2/g的炭黑，在所述摩擦面形成有排水用的凹凸，用于防止由于附着在所述摩擦面的水而引起的所述摩擦传动带的滑动。
2、 根据权利要求1所述的摩擦传动带，其特征在于，所述平均氮 吸附表面积(ASTMD1765-01)为40 49m2/g。
3、 根据权利要求1所述的摩擦传动带，其特征在于，所述橡胶层 还具有短纤维。
4、 根据权利要求1所述的摩擦传动带，其特征在于，所述橡胶层 还具有硅藻土。
5、 根据权利要求4所述的摩擦传动带，其特征在于，所述橡胶层 含有10~20重量份的所述硅藻土每100重量份的橡胶材料。
6、 根据权利要求4所述的摩擦传动带，其特征在于，所述硅藻土 的平均粒子直径小于等于20pm。
7、 根据权利要求1所述的摩擦传动带，其特征在于，所述橡胶层 由含有EPDM (三元乙丙橡胶)的橡胶形成。
8、 根据权利要求1所述的摩擦传动带，其特征在于，所述摩擦传 动带还具有堆叠于所述橡胶层的粘结橡胶层、以及配置于所述粘结橡 胶层之间的抗张体。
9、 一种橡胶层材料，用于形成摩擦传动带的具有摩擦面的橡胶层， 所述橡胶层材料的特征在于，所述橡胶层材料含有平均氮吸附表面积(ASTM D1765-01)为 33 99m2/g的炭黑，在所述摩擦面能够形成有排水用的凹凸，用于防止 由于附着在所述摩擦面上的水而引起的所述摩擦传动带的滑动。
全文摘要
一种V型多楔带(10)，其包括下橡胶层(12)、粘结橡胶层(16)、以及帆布(22)。下橡胶层(12)含有短纤维(14)，一部分短纤维(14)从下橡胶层(12)的摩擦面(12S)突出。在该下橡胶层(12)中，使用平均氮吸附表面积小于等于49m<sup>2</sup>/g(ASTM D1765-01)的炭黑的FEF作为增强剂，通过在摩擦面(12S)设置微小的凹凸，从而能够防止V型多楔带(10)在使用时产生异响。此外，通过使用这样的增强剂，即使从摩擦面(12S)突出的短纤维(14)摩擦减少之后，也能够维持适度的表面粗糙度，并能够抑制异响的产生。
文档编号F16G1/08GK101583809SQ200880001450
公开日2009年11月18日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月23日
发明者古川聪, 小嶋敏彦, 山本数磨, 岩切高志 申请人:盖茨优霓塔亚洲有限公司