多楔高效皮带和制造用于高效皮带的楔层材料的方法技术

一种多楔高效皮带和制造用于高效皮带的楔层材料的方法，该多楔高效皮带包括：背衬层、设置在背衬层上的楔材料层以及嵌入在楔材料层内的绳索，其中，高效皮带的摩擦系数大于或等于0.03N/mm乘以厚度在2.6mm到4.2mm范围内的皮带的抗弯刚度。高效皮带的其他特征可以包括在约30N/mm到约65N/mm范围内的抗弯刚度和在1.1到5.0之间的各向异性弹性模量比。还描述了制造高效皮带的方法，该方法可以包括以提供平行对齐的增强纤维的方式形成楔材料片材。在一些实施例中，片材形成方法提供了片材，其中，增强纤维在横向于高效皮带的旋转方向的方向上对齐。上对齐。上对齐。

【技术实现步骤摘要】
多楔高效皮带和制造用于高效皮带的楔层材料的方法
[0001]本申请是专利技术名称为“高效皮带及制造该高效皮带的方法”、国际申请日为2019年9月27日的国际申请PCT/US2019/053644进入中国国家阶段的中国专利技术专利申请号201980027745.8的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2018年9月27日提交的题为“高效皮带及制造该高效皮带的方法”的美国临时专利申请号62/737,517的权益和优先权，其全部内容通过引用合并于此。


[0004]本申请涉及用于在例如汽车动力传动装置中使用的皮带，更特别地，本申请涉及这样的皮带，该皮带在减少转动皮带所需的能量方面与先前已知的皮带相比具有提高的效率并且不会牺牲皮带的其他性能特性，例如耐用性和动力传动能力。

技术介绍

[0005]在例如汽车动力传动装置中使用的先前已知的皮带需要一定量的能量来使皮带转动。能量消耗通常为滞后热量产生以及由于转动皮带的扭矩增加而产生的额外燃料消耗的形式。出于各种原因，需要较少的能量来转动皮带的皮带是理想的。例如，需要较少能量来转动的皮带引起改善的燃油经济性以及减少的排放，这两者在车辆设计中都非常重要。
[0006]皮带的能量效率(即，转动皮带所需的能量)取决于皮带的许多不同特性，包括但不限于皮带中使用的材料、皮带的质量、皮带的厚度以及皮带的抗弯刚度。在制造这样的皮带时，当改变或调整这些类型参数中的一个或多个以试图提高皮带的效率时，需要考虑成本效益分析。例如，改变皮带中使用的材料和/或改变皮带的厚度可能有益地降低转动皮带所需要的能量，但是也可能因此降低皮带的耐用性或对皮带性能产生其他负面影响。调整皮带的某些特性可能会产生相互竞争的影响(即，对皮带的一个方面有正面影响，而对皮带的另一个方面有负面影响)。例如，减小皮带的厚度可以有益地降低皮带的抗弯刚度，从而使皮带更容易旋转，但是也可以降低摩擦系数并因此由于降低的扭矩传递而需要更多的能量来转动皮带。因此，存在对这样的皮带的需要，该皮带需要较少的能量来转动皮带，同时又不会降低皮带的其他重要特性，例如与性能和耐用性有关的那些特性。还存在制造这样的高效皮带的方法的需要。

技术实现思路

[0007]提供本
技术实现思路
以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。该
技术实现思路
和前述的
技术介绍
并非旨在限定所要求保护的主题的关键方面或必要方面。此外，本
技术实现思路
无意于用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
[0008]本申请描述了与具有比先前已知的皮带更高的能量效率并且不削弱皮带的其他特性的皮带有关的各个实施例以及用于制造这种皮带的实施例。在一些实施例中，高效皮带包括：背衬层、设置在该背衬层上的楔材料层以及嵌入在楔材料层内的绳索，其中，皮带
的摩擦系数大于或等于0.03mm/N乘以皮带的抗弯刚度，例如摩擦系数大于或等于0.04mm/N乘以抗弯刚度。皮带产品的其他特征可以包括：厚度在约2.6mm到约4.2mm的范围内，例如在约3.0mm到约3.8mm之间；抗弯刚度在约30N/mm到约65N/mm的范围内；以及各向异性弹性模量在1.1到5.0之间。皮带的另外其他特征可以包括具有翅片式换热器设计的背衬层表面，这有助于扩大所公开的高效皮带的环境工作温度范围。
[0009]在一些实施例中，制造高效皮带的方法大体包括：将各种原配料混合在一起的步骤；将混合物铣削或挤出以形成片材的步骤；将片材压延以形成压延的片材的步骤；将压延的片材的各段结合(bannering)在一起的步骤；在模具上板坯构建(slab build)复合皮带结构的步骤，所述复合皮带结构包括结合的片材材料；在模具中固化复合皮带材料的步骤；以及各种可选的后处理步骤，以由固化材料生产出所需的皮带成品。在上述方法的一些实施例中，以特定量使用特定原配料，以便产生相对于弹性模量具有各向异性性质的片材材料。在一些实施例中，压延处理用于使增强材料在片材中均匀地。在一些实施例中，结合步骤要求将各个单独的片材结合在一起，使得所有增强材料在相同方向上对齐(aligned)，并且更特别地，在皮带的非弯曲方向上对齐。
[0010]在考虑了本文的具体实施方式和附图之后，本文所述的高效皮带的这些及其他方面将是明显得。但是，应该理解，所要求保护的主题的范围应由所颁布的权利要求确定，而不是由给定的主题是否解决
技术介绍
中提到的任何或所有问题或者包括
技术实现思路
中记载的任何特征或方面来确定。
附图说明
[0011]将参照以下附图描述所公开的高效皮带的非限制性和非穷尽的实施例，包括优选实施例，其中，贯穿各个视图，相似的附图标记指代相似的部分，除非另有说明。
[0012]图1是示出根据本文所述的各个实施例的制造高效皮带的方法的流程图。
[0013]图2是在根据本文所述的各个实施例的制造方法中使用的结合步骤的示意图。
[0014]图3A和3B分别是先前已知的皮带和根据本文所述的实施例的高效皮带的横截面图。
[0015]图4A和4B是分别示出根据本文所述的各个实施例的高效皮带中的温度和皮带厚度对抗弯刚度的影响的曲线图。
[0016]图5A和5B是分别示出先前已知的具有各种厚度(单位为mm)的皮带的抗弯刚度以及根据本文公开的各个实施例的具有各种厚度(单位为mm)的皮带的抗弯刚度的柱状图。
[0017]图6是示出先前已知的皮带和根据本文所述的各个实施例的皮带的抗弯刚度和摩擦系数之间的关系的曲线图。
[0018]图7是示出在各种皮带轮直径下与先前已知的皮带相比根据本文所述的各个实施例的皮带的功率损失的图表。
[0019]图8是摩擦系数(COF)测试皮带轮构造。
具体实施方式
[0020]下面参照附图更全面地描述实施例，这些附图形成本说明书的一部分，并且通过说明的方式示出了特定的示例性实施例。充分详细地公开了这些实施例，以使本领域技术
人员能够实施本专利技术。然而，实施例可以以许多不同的形式来实施并且不应被解释为局限于这里阐述的实施例。因此，以下详细描述不应被视为限制性的。
[0021]参照图1，一种制造高效皮带的方法100大体上包括：将原配料混合在一起的步骤110；铣削或挤出混合物以形成片材的步骤120；压延片材的步骤130；将多片压延的片材结合在一起的步骤140；使用至少结合的片材在模具上板坯构建皮带的步骤150；在模具中固化皮带结构的步骤160；从模具中移除固化的圆柱体并将圆柱体切割成多个单独的皮带的步骤170；以及将皮带研磨和轮廓成型为其最终尺寸(根据需要)的可选步骤180。通过图1所示的方法形成的皮带是一种高效皮带，其与具有类似尺寸(例如，厚度)的已知皮带相比需要更少的能量来转动。特别关注并且如下面更详细描述的那样，由图1所示的方法形成的高效皮带具有关于其弹性模量的各向异性材料构造和改进(即降低的)抗弯刚度，这两者都有助于提高皮带的效率。
[0022]在步骤110中，将原配料混合在一起以形成混合物。在步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多楔高效皮带，包括：背衬层；设置在所述背衬层上的楔材料层；嵌入在楔材料内的多个绳索；和在所述皮带的与所述背衬层相对的面上形成的多个楔；其中，所述高效皮带的摩擦系数大于或等于0.03mm/N乘以所述高效皮带的抗弯刚度；其中，所述高效皮带的厚度小于约3.8mm；其中，所述楔材料层的材料包括：约30wt％至约70wt％的橡胶原料；约5wt％至约30wt％的增强材料；和约5wt％至约45wt％的填料；其中，所述增强材料包括细长段，并且所述细长段在所述楔材料内彼此平行地对齐；其中，平行对齐的所述增强材料横向于所述高效皮带的旋转方向对齐；其中，所述高效皮带具有各向异性弹性模量；并且其中，在所述增强材料对齐的方向上的弹性模量与在横向于所述增强材料对齐的方向的方向上的弹性模量之比在1.1到5.0的范围内。2.根据权利要求1所述的高效皮带，其中，所述高效皮带的厚度为约3.0mm至约3.8mm。3.根据权利要求1所述的高效皮带，其中，所述高效皮带的摩擦系数大于或等于0.03mm/N乘以所述高效皮带的抗弯刚度、且小于或等于0.05mm/N乘以所述高效皮带的抗弯刚度。4.根据权利要求1所述的高效皮带，其中，所述高效皮带的厚度为约3.4mm，并且所述抗弯刚度在约35N/mm到约50N/mm的范围内。5.根据权利要求1所述的高效皮带，其中所述橡胶原料选自于由天然橡胶、丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、乙烯丙烯二烯单体橡胶(EPDM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、弹性体乙烯共聚物、含氟弹性体及其组合构成的组。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：盖茨公司，
类型：发明
国别省市：