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多楔带及其用途

2021-03-10 14:51:13

多楔带及其用途

  技术领域

  本发明涉及用于汽车发动机辅机驱动等的多楔带,详细而言,涉及能够在使摩擦传动面的摩擦状态稳定从而维持抗噪声产生性(静音性)的同时提高省燃料性(减少转矩损耗)的多楔带及其用途。

  背景技术

  近年来,对于汽车等的内燃机(发动机等)而言,要求兼顾省燃料性(减少转矩损耗)和抗噪声产生性(静音性)。

  通常,在汽车等的内燃机中,安装有交流发电机、水泵、动力转向泵、空调机等辅机,这些辅机经由悬挂有传动带的动力传递机构被发动机的曲轴机械性地驱动。例如,在汽车发动机中的辅机驱动系统中,由发动机的内燃机(主机)生成的能量(动力)通过经由多楔带的摩擦传动从作为驱动轴的曲轴(曲轴带轮)向各辅机的从动轴(从动带轮)传递。

  如此传递动力时,会产生能量损失(损耗)。该能量损失在发动机的领域被称为摩擦损耗,可以列举例如构成带的橡胶组合物的自发热所致的内部损失、起因于带的弯曲变形的弯曲损失等。作为这样的能量损失的指标,通常使用利用曲轴的驱动转矩值与从动轴(辅机)的从动转矩值之差算出的“转矩损耗”值,因此,“摩擦损耗”与“转矩损耗”以相同意思使用。

  因此,为了这样的发动机的燃料效率的提高,减少摩擦损耗是有效的,期望减少动力传递机构的转矩损耗(曲轴的驱动转矩与从动轴(辅机)的从动转矩之差)。

  具体而言,如上所述,作为发动机的辅机驱动系统中的传动带,经常使用多楔带,在带走行中,反复进行向带轮卷绕前后的带的弯曲(弯曲或变形)/解除(或伸展)一系列动作(弯曲变形)。详细而言,卷绕于带轮的带以芯线为中心弯曲,因此,在比芯线更靠近外周侧产生与弯曲变形相伴的弯曲应力,在比芯线更靠近内周侧产生与压缩变形相伴的压应力,在这样的状态下发生变形。另外,伴随走行,随着从带轮离开,上述变形被解除。在带走行中,由于该变形的状态(弯曲形状)和解除的状态(平面形状)反复出现,内部损失(或自发热)增大而产生弯曲损失(或弯曲损耗)。该弯曲损失成为转矩损失(或转矩损耗)的主要原因。

  在汽车发动机等中的辅机驱动系统中,通常多数情况下在使一根多楔带卷绕于外径最大的曲轴带轮和多个从动带轮的布局(例如,与图6和7的布局相比带轮数更多、更复杂或错综的布局)下进行驱动。带每次通过各带轮时反复进行上述弯曲/解除的动作,因此,该动作的频率根据带轮数而提高,结果导致容易产生大的转矩损耗。此外,带轮中,对于作为发电装置的交流发电机(ALT)那样的带轮直径小的部位(小径带轮、尤其是外径为65mm以下的带轮)而言,卷绕的带的弯曲量(变形量或变形)增大,因此,产生与更大的弯曲损耗相伴的转矩损耗。如此产生较大的转矩损耗的部位对发动机的摩擦损耗有很大影响,因此,转矩损耗的进一步减少成为重要课题。

  另一方面,关于汽车发动机等的辅机驱动系统中的抗噪声产生性,减小与带轮相接的带表面(带轮咬合面)的摩擦系数来改善发生带轮的跑偏(轴偏移)时容易产生的噪声、粘滑现象所致的噪声成为课题。

  粘滑现象是指由于在摩擦面间产生的微观的摩擦面的附着、因反复滑动而引起的自激振动使得摩擦系数随着滑动速度的增加而减小时、从静摩擦转移为动摩擦时产生不连续的摩擦减小时等所发生的现象。对于多楔带而言,与带轮发生摩擦的传动面的摩擦系数高(特别是粘着性高)时,在带与带轮的摩擦间,产生反复发生附着(粘附)和滑动(slip)的粘滑现象(振动),在从附着向滑动转移的阶段产生异响(鸣响声)。

  此外,在沾水时的走行中产生的粘滑声也成为问题。详细而言,摩擦传动面的润湿性低,水在带与带轮之间(带-带轮间)的渗入状态不均匀时,在未渗入水的部位(干燥状态)摩擦系数高,与此相对,在渗入有水的部位(沾水状态)摩擦系数局部地显著降低,因此,摩擦状态变得不稳定,产生粘滑声。

  对于这样的粘滑现象,已知有如下方法:在形成摩擦传动面的压缩橡胶层中配合用于改善抗噪声产生性的添加剂(抗噪声产生性改良剂,例如超高分子量聚乙烯粉体、无机粉体、表面活性剂、增塑剂等),使摩擦传动面的摩擦系数降低,或者改善摩擦传动面对水的亲和性从而抑制异响的产生。

  但是,如果使用这样的抗噪声产生性改良剂,可能由于橡胶中的行为不稳定,大多使内部损失(或损耗角正切tanδ)增加,具有转矩损耗增大的缺点。

  即,在构成多楔带的橡胶组合物的配合设计中,抗噪声产生性(静音性)与省燃料性(减少转矩损耗)成为相悖特性,仅通过配合设计难以兼顾这些特性。因此,在重视减少转矩损耗的发动机用途中,应该避免添加这样的抗噪声产生性改良剂。因此,对于不从配合设计的观点出发而从带形状等其它观点、例如肋底部(或肋槽底部)、肋前端部的曲率半径等形状出发来提高抗噪声产生性、减少转矩损耗的方法进行了研究。

  例如,作为不依赖于材料条件等而将噪声产生本身封闭的抗噪声产生性优良的带传动装置,在日本特开2003-74650号公报(专利文献1)中公开了一种带传动装置,其是将在带周向上具有多个肋条部的多楔带卷绕于两个以上多楔带轮上来传递动力的带传动装置,其特征在于,多楔带轮的肋前端部与多楔带的肋槽底部在压接状态下咬合。在该文献中记载了使带轮的肋前端部的曲率半径为带的肋槽底部的曲率半径R的1/2以下,在实施例中,使用在使肋槽底部的曲率半径为0.24mm的带与肋前端部的曲率半径为0.12mm的带轮在压接状态下咬合的带传动装置,确认了抗噪声产生效果。

  对于这样的带传动装置而言,虽然具有一定程度的抗噪声产生效果,但可能由于带的肋槽底部(或肋底部)容易磨损损伤,不能有效地抑制粘着磨损声。另外,在专利文献1中关于减少转矩损耗没有任何记载。

  另外,作为抑制因多楔带陷入带轮所伴随的摩擦阻力引起的转矩损失的轴承,在日本特开2011-252548号公报(专利文献2)中公开了一种轴承,其是由滚动轴承和在该轴承的外圈(1)一体成形的带轮(2)构成的带有树脂带轮的轴承,其特征在于,在架设于带轮(2)的多楔带(3)的V形槽(5)中,设置有防止带轮(2)的肋(4)越过规定位置而陷入的陷入限制单元(6,8);在比肋(4)的规定位置更靠近前端侧的前端位置,设置有为了不使多楔带(3)与带轮(2)抵接的抵接避免单元(9、10)。作为上述抵接避免单元,记载有第二倒圆部(10)等,其是从带轮(2)的上述前端位置朝向肋(4)的前端部使具有比在带(3)的V形槽(5)的槽底形成的圆弧更大的曲率半径(例如,曲率半径为0.5mm以上)的圆弧绕着带轮轴旋转而形成的。在该文献中记载了,如果增大上述第二倒圆部(10)的曲率半径,能够缩小产生表面压力的区域来避免与带的抵接,能够将起因于表面压力的转矩损失抑制在最小限度。

  但是,在专利文献2中,不仅对于提高抗噪声产生性没有任何记载,而且由于因抵接避免单元导致带与带轮的接触面积变窄,预想到动力传递性能降低而容易发生粘滑,抗噪声产生性低。另外,在专利文献2中,对于惰性带轮、张力带轮等无需转矩传递的功能的带轮,抑制因上述摩擦阻力所致的发热引起的转矩损失。但是,与因以转矩传递为目的的带轮中的弯曲变形引起的转矩损失相比,该因摩擦阻力引起的转矩损失是几乎可以忽略的略微损失。因此,即使使用该专利文献2的带轮和带,在发动机的辅机驱动系统等中也不能充分地减少转矩损耗,无法兼顾抗噪声产生性和省燃料性。

  在日本特表平4-503557号公报(专利文献3)中公开了一种组合体,其是具有以相同形状在长度方向上延伸的多个突部(38)和槽(39)的无接头传动带结构体(20)与具有用于依次与该带结构体(20)的突部(38)和槽(39)啮合的突部(42)和槽(43)的可自由旋转带轮(41)的组合体,其特征在于,该带结构体(20)的各突部(38)的两侧缘(44)在松弛状态下具有大致60°的夹角(A),带结构体(20)的厚度(T)为与使上述夹角大致为40°的同样结构的现有的带结构体的厚度实质上相同的厚度,处于该带结构体(20)的突部(38)的两侧的两个槽(39)的中心线(CL)间的距离(P)大于该同样的结构的带结构体的距离。在该文献中记载了带轮(41)的突部(42)和槽(43)具有与带结构体(20)的突部(38)和槽(39)大致相同的尺寸,具体而言,记载了带结构体(20)的各槽(39)的顶点(45)由大致0.048cm的曲率半径确定,带轮(41)的各突部(42)的顶点(49)由大致0.076cm的曲率半径确定。另外,在该文献中记载了,通过维持具备惯用的40°夹角的肋的带结构体的基本尺寸,增大距离(P),增大用于确定槽(39)的顶点的曲率半径,能够形成刚性高的肋(38),使得工作声音安静。

  但是,在专利文献3中,对于减少转矩损耗没有任何记载。

  另外,作为能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性的多楔带,在日本特开2018-35940号公报(专利文献4)中公开了一种多楔带,其是具备具有在带长度方向上延伸的多个V型肋部并且具有至少一部分可与带轮的V型肋槽部接触的摩擦传动面的压缩橡胶层的多楔带,其中,上述压缩橡胶层的摩擦传动面由含有橡胶成分和抗噪声产生性改良剂的橡胶组合物的硫化物形成,并且上述V型肋部的V型肋角度比上述带轮的V型肋槽角度大5°~9°。

  但是,在专利文献4中,对于带的肋底部(或肋槽底部)或带轮的肋前端部的曲率半径与抗噪声产生性或省燃料性的关系没有任何记载。

  现有技术文献

  专利文献

  专利文献1:日本特开2003-74650号公报(权利要求、第0010、0031段、实施例)

  专利文献2:日本特开2011-252548号公报(权利要求1和4~6、第0001、0008、0018~0023、0047段)

  专利文献3:日本特表平4-503557号公报(权利要求1和4~6、第6页左上栏第4~22行、第6页左下栏第5~14行)

  专利文献4:日本特开2018-35940号公报(权利要求1、第0027段)

  发明内容

  发明所要解决的问题

  本发明的目的在于提供能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性的多楔带以及具备该多楔带的带传动装置和使用上述多楔带来减少带传动装置的转矩损耗的方法。

  本发明的另一目的在于提供即使在形成摩擦传动面的橡胶中配合抗噪声产生性改良剂也能够在维持对粘滑声、粘着磨损声等的抗噪声产生性的同时减少转矩损耗(特别是弯曲损失)的多楔带以及具备该多楔带的带传动装置和使用上述多楔带来减少带传动装置的转矩损耗的方法。

  本发明的又一目的在于提供对于以动力传递(或转矩传递)为目的的带轮、特别是作为发电装置的交流发电机等包含小径带轮的带轮而言也能够减少转矩损耗的多楔带以及具备该多楔带的带传动装置和使用上述多楔带而减少带传动装置的转矩损耗的方法。

  用于解决问题的方法

  本发明人为了解决上述问题进行了深入研究,结果发现,在具备含有抗噪声产生性改良剂的压缩橡胶层的多楔带中,通过将带轮的肋前端部的曲率半径Rp与上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb调整为规定范围,能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性,从而完成了本发明。

  即,本发明的多楔带具备压缩橡胶层,所述压缩橡胶层具有沿着带长度方向相互平行地延伸的多个V型肋部并且具有至少一部分可与带轮的V型肋槽部接触的摩擦传动面,所述多楔带中,上述压缩橡胶层的摩擦传动面由含有橡胶成分和抗噪声产生性改良剂的橡胶组合物的硫化物形成,并且上述带轮的肋前端部的曲率半径Rp与上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb为-0.08~0.08mm。

  上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb可以为约0.1mm~约0.5mm(例如为约0.15mm~约0.45mm)。上述曲率半径之差Rp-Rb可以为约-0.05mm~约0.05mm。上述带轮可以包含外径为65mm以下的带轮。上述多楔带的V型肋部的V型肋角度α可以为约30°~约60°,上述V型肋角度α与上述带轮的V型肋槽角度β之差α-β可以为约-1°~约1°。

  上述抗噪声产生性改良剂可以含有选自由表面活性剂、具有比橡胶成分大的溶解度指数的增塑剂、无机粒子和聚乙烯类树脂粒子组成的组中的至少一种(特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂和/或醚酯类增塑剂)。上述聚乙二醇型非离子表面活性剂的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为约2质量份~约20质量份。另外,上述醚酯类增塑剂的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为约5质量份~约15质量份。上述橡胶成分可以包含乙烯-α-烯烃弹性体。

  本发明包含一种带传动装置,其具备上述多楔带和具有可与该多楔带的V型肋部嵌合的V型肋槽部的带轮,并且上述带轮的肋前端部的曲率半径Rp与上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb为-0.08~0.08mm(例如为-0.05~0.05mm)。上述带轮可以包含外径为65mm以下的带轮。

  另外,本发明还包含一种减少带传动装置的转矩损耗的方法,其中,在包含外径为65mm以下的带轮的带轮上挂设上述多楔带而减少带传动装置的转矩损耗。

  需要说明的是,本说明书和权利要求书中,数值范围“XX~YY”是指包含数值“XX”和数值“YY”,即,是指数值“XX”以上且数值“YY”以下。

  发明效果

  在本发明中,在具备含有抗噪声产生性改良剂的压缩橡胶层的多楔带中,将带轮的肋前端部的曲率半径Rp与上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb调整为规定范围,因此能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性。详细而言,即使在形成摩擦传动面的橡胶中配合作为异物的抗噪声产生性改良剂,也能够在维持对粘滑声、粘着磨损声等的抗噪声产生性的同时减少转矩损耗(特别是弯曲损失)。特别是对于作为发电装置的交流发电机等的小径带轮而言也能够减少转矩损耗。

  附图说明

  图1是示出本发明的多楔带的一例的示意性截面图。

  图2是示出用于悬挂(或挂设)本发明的多楔带的带轮的一例的示意性截面图。

  图3是用于说明基于带轮的肋前端部的曲率半径Rp与本发明的多楔带的肋底部的曲率半径Rb的关系[(a)Rp>Rb、(b)Rp=Rb、(c)Rp<Rb]的带和带轮的嵌合状态的差异的示意性截面图。

  图4是用于说明实施例中使用的多楔带的尺寸的示意性截面图。

  图5是用于说明实施例中的多楔带的摩擦损耗的测定方法的示意图。

  图6是用于说明实施例中的多楔带的抗噪声产生性试验(实车时的噪声产生测定)的示意图。

  图7是用于说明实施例中的多楔带的抗噪声产生性试验(跑偏噪声产生测定)的示意图。

  图8是用于说明实施例中的多楔带的肋底部的粘着磨损试验的示意图。

  具体实施方式

  [多楔带的结构]

  本发明的多楔带的形态只要具有沿着带长度方向相互平行地延伸的多个V型肋部、并且带轮的肋前端部的曲率半径Rp与上述多楔带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb为约-0.08mm~约0.08mm就没有特别限制,例如,可例示出图1所示的形态。图1是示出本发明的多楔带的一例的示意性截面图。图1所示的多楔带具有如下形态:按照从带下表面(内周面)向带上表面(背面)的顺序,层叠有压缩橡胶层2、在带长度方向上埋设有芯体1的胶粘层4、由被覆帆布(机织物、针织物、无纺布等)构成的延伸层5。在压缩橡胶层2中形成有沿带长度方向伸长的多个截面V字形的槽,在该槽之间形成有截面V字形(倒梯形)的多个V型肋部3(在图1所示的例子中为3个),该V型肋部3的两个倾斜面(表面)形成摩擦传动面,与带轮相接而传递动力(摩擦传动)。

  本发明的多楔带并非限定于该形态,只要具备具有至少一部分可与带轮的V型肋槽部(V形槽部)接触的传动面的压缩橡胶层即可,典型地,可以具备延伸层、压缩橡胶层和在延伸层与压缩橡胶层之间沿着带长度方向埋设的芯体。在本发明的多楔带中,例如,可以利用橡胶组合物形成延伸层5,也可以在不设置胶粘层4的情况下在延伸层5与压缩橡胶层2之间埋设芯体1。此外,可以为在压缩橡胶层2或延伸层5中的任意一者上设置胶粘层4、将芯体1埋设于胶粘层4(压缩橡胶层2侧)与延伸层5之间或者胶粘层4(延伸层5侧)与压缩橡胶层2之间的形态。

  需要说明的是,至少上述压缩橡胶层由以下详细说明的橡胶组合物的硫化物形成即可。上述延伸层和胶粘层只要由能够作为延伸层和胶粘层使用的惯用的橡胶组合物的硫化物形成即可,可以未必由与上述压缩橡胶层相同的橡胶组合物的硫化物形成。需要说明的是,形成延伸层和胶粘层的橡胶组合物的硫化物无需含有抗噪声产生性改良剂。

  对于本发明的多楔带而言,将图2所示的带轮(或多楔带轮)的肋前端部6的曲率半径Rp与图1所示的多楔带的肋底部(肋槽底部)3a的曲率半径Rb之差Rp-Rb调整为规定范围。详细而言,图3中示出用于说明上述Rp和Rb与带和带轮的嵌合(或咬合)状态的关系的示意性截面图。需要说明的是,在图3中,形成为图1所示的多楔带的V型肋角度α与图2所示的带轮的V型肋槽角度β相等的形态(α-β=0°)。

  在图3中,示出了(a)Rp>Rb(或Rp-Rb>0)时、(b)Rp=Rb(或Rp-Rb=0)时、(c)Rp<Rb(或Rp-Rb<0)时的各情况下的带与带轮的嵌合状态。在本发明中,通过设为上述(b)Rp-Rb=0的形态能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性,或者即使是(a)或(c),通过设定成形成较小的差Rp-Rb的形态,也能够兼顾抗噪声产生性和省燃料性。

  更具体而言,通过将上述差Rp-Rb例如调整为-0.08~0.08mm(例如为-0.075~0.075mm)、优选为-0.07~0.07mm(例如为-0.06~0.06mm)、更优选为-0.05~0.05mm(例如为-0.04~0.04mm)、进一步优选为-0.03~0.03mm(例如为-0.02~0.02mm)、尤其为-0.01~0.01mm(例如为-0.005~0.005mm)、特别是-0.003~0.003mm(特别是实质上为0mm),能够在不使抗噪声产生性(静音性)等其它特性降低的情况下减少摩擦损耗(带传动装置的转矩损耗)。差Rp-Rb在正值侧过大时,有可能无法减少转矩损耗、或者容易产生粘滑异响(特别是跑偏状态下的粘滑异响),差Rp-Rb在负值侧过大时,有可能无法减少转矩损耗、或者容易发生粘着磨损而抗噪声产生性降低。

  关于表现出这样的行为的原因,推测如下所述。首先,差Rp-Rb在正值侧较大时,在图3(a)的形态中,在带的肋底部与带轮的肋前端部之间形成的空间(间隙)增大。由于对走行状态的带施加了张力,因此,上述空间成为带的变形量,卷绕的带向带轮的槽的深度方向(或朝向带轮的中心)发生变形而陷入。即,随着上述空间增大,带的变形量增大,带通过带轮时的弯曲量(或变形量)增大,因此弯曲损失增大而转矩损耗增大。另外,随着上述空间增大,带-带轮间的接触面积减少,因此,动力传递性能降低,容易产生粘滑异响(特别是跑偏状态下的粘滑异响)。

  相反,差Rp-Rb在负值侧较大时,在图3(c)的形态中,带的肋锥面与带轮的肋锥面之间形成的空间(间隙)增大。在这样的形态中,上述空间成为带的变形量,带因张力而向带轮的槽的深度方向(或带轮槽方向)发生变形而陷入,因此,与差Rp-Rb在正值侧较大的情况同样,带的弯曲量增大,弯曲损失增大而转矩损耗增大。另外,在差Rp-Rb在负值侧较大时,带的肋底部与曲率半径小的带轮的肋前端部接触,同时带因张力而在向带轮的槽方向陷入的状态下走行,因此,带的肋底部因磨损而被磨削,容易发生粘着磨损声。

  在现有的方式中,通常在带与带轮之间设置空间,因此推测由于上述原因难以提高省燃料性、抗噪声产生性。但是,在本发明中,通过减小带的肋底部和带轮的肋前端部的曲率半径之差(特别是使带的肋底部与带轮的肋前端部的形状、以及带和带轮的肋的锥面的形状大致一致),能够减小(或消除)在带与带轮之间形成的空间,抑制带因张力而向带轮槽方向发生变形(或陷入),有效地减少弯曲损失或转矩损耗。

  作为多楔带的肋底部的曲率半径Rb,具体而言,可以从约0.1mm~约0.5mm(例如为约0.15mm~约0.45mm)的范围选择,例如可以为约0.2mm~约0.43mm(例如为约0.25mm~约0.42mm)、优选为约0.28mm~约0.41mm(例如为约0.3mm~约0.4mm)、进一步优选为约0.32mm~约0.38mm(例如为约0.33mm~约0.37mm),通常可以为约0.26mm~约0.48mm(例如为约0.27mm~约0.44mm)、优选为约0.29mm~约0.47mm(例如为约0.31mm~约0.46mm)。对于本发明的多楔带而言,减小上述差Rp-Rb的绝对值(Rp-Rb≈0)[进一步而言,后述的角度差α-β的绝对值小(α-β≈0)],调整为规定范围,因此,当肋底部的曲率半径Rb的曲率半径过小时,有可能无法充分地减少转矩损耗,有可能容易发生粘着磨损。相反过大时,肋部的厚度减小,因此有可能传递性能降低。

  另外,在本发明的多楔带中,图1所示的多楔带的V型肋角度α与图2所示的带轮的V型肋槽角度β的角度差α-β通常大多为同等程度(α-β≈0°)。作为上述角度差α-β,具体而言,例如可以为-3°~3°(例如为-2°~2°)、优选为-1°~1°(例如为-0.5°~0.5°)、进一步优选为-0.1°~0.1°(特别是0°)。

  作为多楔带的V型肋角度α,具体而言,可以从约30°~约60°的范围选择,例如可以为约33°~约50°、优选为约35°~约45°、进一步优选为约38°~约42°。

  需要说明的是,在本说明书和权利要求书中,曲率半径Rb和Rp、角度α和β可以利用投影仪或显微镜等观察松弛状态(未悬挂的状态)下的带或带轮的纵截面并从拍摄的图像读取来测定。另外,在卷绕(或可接触)本发明的多楔带的多个带轮中,至少一个带轮的上述曲率半径Rp(和上述V型肋槽角度β)处于满足上述差Rp-Rb(和上述角度差α-β)的范围内即可,多个带轮的Rp(和β)各自可以相互相同或不同,但优选全部带轮的Rp(和β)为满足上述差Rp-Rb(和上述角度差α-β)的范围内。需要说明的是,在带轮包含后述的小径带轮的情况下,从能够进一步减少转矩损耗的观点出发,优选至少上述小径带轮的Rp(和β)为满足上述差Rp-Rb(和上述角度差α-β)的范围内。

  本发明的多楔带对于以转矩传递为目的的带轮是有效的,尤其是对于直径小而与弯曲相伴的变形/解除的反复动作剧烈、卷绕的带的弯曲量(变形量)增大的小径带轮特别有效。这是因为转矩损耗在与带轮的表面压力最高的小径带轮处最容易增大,小径带轮处的转矩损耗对发动机的摩擦损耗有很大影响。因此,本发明的多楔带优选挂设于包含小径带轮的带轮上,这样的小径带轮的外径可以为65mm以下,例如可以为约10mm~约65mm、优选为约20mm~约62mm(例如为约30mm~约60mm)、进一步优选为约40mm~约55mm。

  作为芯体,没有特别限定,通常可以使用在带宽度方向上以规定间隔排列的芯线(加捻绳)。芯线广泛使用高模量的纤维、例如聚酯纤维(聚亚烷基芳酯类纤维等)、聚芳酰胺纤维等合成纤维、碳纤维等无机纤维等,优选聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二醇酯类纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯类纤维)、聚芳酰胺纤维。纤维可以为多股长丝、例如纤度为约2000旦尼尔~约10000旦尼尔(特别是约4000旦尼尔~约8000旦尼尔)的多股长丝。

  作为芯线,通常可以使用利用了多股长丝的加捻绳(例如合股捻线、单捻线、顺捻线等)。芯线的平均线径(加捻绳的纤维直径)例如可以为约0.5mm~约3mm、优选为约0.6mm~约2mm、进一步优选为约0.7mm~约1.5mm。芯线可以沿带的长度方向埋设,单个或多个芯线可以与带的长度方向平行地以规定的间距并列地埋设。

  为了改善与橡胶成分的胶粘性,芯线可以在实施利用间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)液、环氧化合物、异氰酸酯化合物等的各种胶粘处理后埋设于延伸层与压缩橡胶层之间(特别是胶粘层)。

  此外,延伸层可以具有增强布、例如机织布、广角帆布、针织布、无纺布等布材(优选为机织布)。增强布可以根据需要实施上述胶粘处理并使胶粘层层叠于延伸层的表面。

  [压缩橡胶层]

  本发明的多楔带具备具有至少一部分可与带轮的V型肋槽部接触的传动面的压缩橡胶层,该压缩橡胶层的摩擦传动面由含有橡胶成分和抗噪声产生性改良剂的橡胶组合物的硫化物形成,例如,在摩擦传动面,形成由上述橡胶组合物的硫化物形成的表层部,其它部分(内层部)可以为不含抗噪声产生性改良剂的压缩橡胶层,但是,从抗噪声产生性(特别是长期的抗噪声产生性)、生产率等观点出发,优选为压缩橡胶层整体由含有抗噪声产生性改良剂的橡胶组合物的硫化物形成的压缩橡胶层。

  (橡胶成分)

  作为橡胶成分,可以例示公知的橡胶成分和/或弹性体、例如二烯类橡胶[天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、丁苯橡胶(SBR)、丙烯腈丁二烯橡胶(丁腈橡胶)、氢化丁腈橡胶(包括氢化丁腈橡胶与不饱和羧酸金属盐的混合聚合物)等]、乙烯-α-烯烃弹性体、氯磺化聚乙烯橡胶、烷基化氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、丙烯酸类橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。这些橡胶成分可以单独使用或组合使用两种以上。这些橡胶成分中,从不含有害的卤素、具有耐臭氧性、耐热性、耐寒性且经济性也优良的观点出发,优选乙烯-α-烯烃弹性体(乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM等)等乙烯-α-烯烃类橡胶)。

  (抗噪声产生性改良剂)

  压缩橡胶层的至少摩擦传动面含有抗噪声产生性改良剂,因此,能够使带-带轮间的摩擦状态稳定,能够提高抗噪声产生性,但是抗噪声产生性改良剂在橡胶中的行为不稳定,因此,容易使内部损失升高,结果导致转矩损耗的增加。但是,在本发明中,尽管压缩橡胶层含有抗噪声产生性改良剂,但由于带轮的肋前端部的曲率半径Rp与带的肋底部的曲率半径Rb之差Rp-Rb被调整为规定范围,因此,能够有效地减少转矩损耗,能够以高水准兼顾处于权衡关系的抗噪声产生性和省燃料性。

  抗噪声产生性改良剂的比例可以根据抗噪声产生性改良剂的种类从相对于橡胶成分100质量份为约1质量份~约100质量份的范围选择,例如为约1质量份~约40质量份(特别是约2质量份~约35质量份)。抗噪声产生性改良剂的比例过少时,有可能抗噪声产生性(特别是对粘滑异响的抗噪声产生性)降低,相反过多时,有可能转矩损耗增大。

  作为抗噪声产生性改良剂,可以使用用于使带-带轮间的摩擦状态稳定的惯用的抗噪声产生性改良剂,从提高抗噪声产生性的效果优良的观点出发,优选表面活性剂、增塑剂、无机粒子、聚乙烯类树脂粒子。这些抗噪声产生性改良剂可以单独使用或组合使用两种以上。

  (A)表面活性剂

  表面活性剂可以为离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的任一种,可以根据橡胶成分的种类等来选择,在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体的情况下,从能够提高抗噪声产生性的观点出发,优选非离子表面活性剂,特别优选聚乙二醇型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂。

  聚乙二醇型非离子表面活性剂是对高级醇、烷基酚、高级脂肪酸、多元醇高级脂肪酸酯、高级脂肪酸酰胺、聚丙二醇等具有疏水基团的疏水性基体成分加成环氧乙烷而赋予了亲水基团的非离子表面活性剂。

  关于作为疏水性基体成分的高级醇,可以例示例如:月桂醇、十四烷醇、十六烷醇、十八烷醇、芳烷基醇等C10-30饱和醇、油醇等C10-26不饱和醇等。作为烷基酚,可以例示辛基苯酚、壬基酚等C4-16烷基酚等。这些高级醇可以单独或组合两种以上。

  作为疏水性基体成分的高级脂肪酸,可以例示饱和脂肪酸[例如肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、木蜡酸、蜡酸、褐煤酸等C10-30饱和脂肪酸、优选为C12-28饱和脂肪酸、进一步优选为C14-26饱和脂肪酸、特别优选为C16-22饱和脂肪酸等;羟基硬脂酸等羟基羧酸等]、不饱和脂肪酸[例如、油酸、芥酸(エルカ酸)、芥酸(エルシン酸)、亚油酸、亚麻酸、桐酸等C10-30不饱和脂肪酸等]等。这些高级脂肪酸可以单独或组合两种以上。

  多元醇高级脂肪酸酯是多元醇与上述高级脂肪酸的酯,具有未反应的羟基。作为多元醇,可以列举烷烃二醇(乙二醇、丙二醇、丁二醇等C2-10烷烃二醇等)、烷烃三醇(甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷等)、烷烃四醇(季戊四醇、双甘油等)、烷烃六醇(二季戊四醇、山梨醇(sorbitol或sorbit)等)、烷烃八醇(蔗糖等)、它们的环氧烷加成物(C2-4环氧烷加成物等)等。这些高级脂肪酸酯可以单独或组合两种以上。

  以下,将“氧乙烯”、“环氧乙烷”或“乙二醇”用“EO”表示,将“氧丙烯”、“环氧丙烷”或“丙二醇”用“PO”表示时,作为聚乙二醇型非离子表面活性剂的具体例,可以列举例如:聚EO高级醇醚(聚EO月桂基醚、聚EO硬脂基醚等聚EOC10-26烷基醚)、聚EO聚PO烷基醚等C10-26高级醇-EO-PO加成物;聚EO辛基苯基醚、聚EO壬基苯基醚等烷基酚-EO加成物;聚EO单月硅酸酯、聚EO单油酸酯、聚EO单硬脂酸酯等脂肪酸-EO加成物;甘油单或二高级脂肪酸酯-EO加成物(甘油单或二月硅酸酯、甘油单或二棕榈酸酯、甘油单或二硬脂酸酯、甘油单或二油酸酯等甘油单或二C10-26脂肪酸酯的EO加成物)、季戊四醇高级脂肪酸酯-EO加成物(季戊四醇二硬脂酸酯-EO加成物等季戊四醇单~三C10-26脂肪酸酯-EO加成物等)、二季戊四醇高级脂肪酸酯-EO加成物、山梨醇(sorbitol或sorbit)高级脂肪酸酯-EO加成物、聚EO山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚EO山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚EO山梨醇酐三硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯-EO加成物、蔗糖高级脂肪酸酯-EO加成物等多元醇脂肪酸酯-EO加成物;聚EO月桂基氨基醚、聚EO硬脂基氨基醚等高级烷基胺-EO加成物;聚EO椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、聚EO月桂酸单乙醇酰胺、聚EO硬脂酸单乙醇酰胺、聚EO油酸单乙醇酰胺等脂肪酸酰胺-EO加成物;聚EO蓖麻油、聚EO氢化蓖麻油等油脂-EO加成物;聚PO-EO加成物(聚EO-聚PO嵌段共聚物等)等。这些聚乙二醇型非离子表面活性剂可以单独使用或组合使用两种以上。

  多元醇型非离子表面活性剂是对上述多元醇(特别是甘油、季戊四醇、蔗糖、山梨醇等烷烃三醇~烷烃六醇)键合高级脂肪酸等疏水基团而得到的非离子表面活性剂。作为多元醇型非离子表面活性剂,可以列举例如:甘油单硬脂酸酯、甘油单油酸酯等甘油脂肪酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二牛脂脂肪酸酯等季戊四醇脂肪酸酯、山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯、山梨醇单硬脂酸酯等山梨醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多元醇的烷基醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺等烷醇胺类的脂肪酸酰胺、烷基聚葡糖苷等。这些多元醇型非离子表面活性剂可以单独使用或组合使用两种以上,也可以与上述聚乙二醇型非离子表面活性剂组合使用。

  优选的表面活性剂为非离子表面活性剂,特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂(例如聚EOC10-26烷基醚、烷基酚-EO加成物、多元醇C10-26脂肪酸酯-EO加成物等)。

  在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时,表面活性剂的HLB(Hydrophile-Lipophile-Balance,亲水亲油平衡)值例如为约8.7~约17、优选为约9~约15、进一步优选为约9.5~约14(特别是约10~约13.5)。需要说明的是,在本说明书和权利要求书中,HLB值是通过格里芬法算出的值。

  表面活性剂的粘度(25℃)例如为约10MPa·s~约300MPa·s、优选为约20MPa·s~约200MPa·s。

  表面活性剂(特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂)的比例是相对于橡胶成分100质量份例如为约1质量份~约25质量份、优选为约2质量份~约20质量份、进一步优选为约3质量份~约15质量份(例如约3.5质量份~约10质量份)、特别是约4质量份~约8质量份(例如约4.5质量份~约6质量份)。表面活性剂的比例过少时,有可能抗噪声产生性(特别是对实车时的粘滑异响的抗噪声产生性)降低,相反过多时,有可能转矩损耗增大。

  (B)增塑剂

  增塑剂为具有比橡胶成分大的溶解度指数(Solubility Parameters:SP值)的增塑剂即可,从能够提高抗噪声产生性的观点出发,优选具有例如为约8.3(卡/cm3)1/2~约10.7(卡/cm3)1/2、优选为约8.4(卡/cm3)1/2~约10.5(卡/cm3)1/2、进一步优选为约8.5(卡/cm3)1/2~约10(卡/cm3)1/2的溶解度指数的增塑剂。上述溶解度指数在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时特别有效。

  作为增塑剂,可以使用具有这样的溶解度指数的惯用的增塑剂。作为惯用的增塑剂,可以列举例如:脂肪族羧酸类增塑剂(己二酸酯类增塑剂、癸二酸酯类增塑剂等)、芳香族羧酸酯类增塑剂(邻苯二甲酸酯类增塑剂、偏苯三酸酯类增塑剂等)、羟基羧酸酯类增塑剂、磷酸酯类增塑剂、醚类增塑剂、醚酯类增塑剂等。这些增塑剂可以单独使用或组合使用两种以上。这些增塑剂中,在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时,从抗噪声产生性的提高效果大的观点出发,优选醚酯类增塑剂。

  作为醚酯类增塑剂,可以列举例如:聚EO二丁酸酯、聚EO二异丁酸酯、聚EO二-2-乙基丁酸酯、聚EO二-2-乙基己酸酯、聚EO二癸酸酯等聚C2-4亚烷基二醇二C2-18脂肪酸酯;己二酸聚EO加成物等C2-12脂肪族二羧酸的聚C2-4环氧烷加成物;己二酸单或二(丁氧基乙基)酯、己二酸二(2-乙基己氧基乙基)酯、己二酸二(辛氧基乙基)酯等C2-12脂肪族二羧酸二(C1-12烷氧基C2-4烷基)酯等。这些醚酯类增塑剂可以单独使用或组合使用两种以上。这些醚酯类增塑剂中,优选聚EO二2-乙基己酸酯等聚C2-4亚烷基二醇二C4-12脂肪酸酯。

  增塑剂(特别是醚酯类增塑剂)的重均分子量利用凝胶渗透色谱法(GPC)通过聚苯乙烯换算例如为约300~约2000、优选为约350~约1500(例如为约370~约1000)、进一步优选为约400~约800(特别是约450~约600)。

  增塑剂(特别是醚酯类增塑剂)的比例是相对于橡胶成分100质量份例如为约3质量份~约20质量份、优选为约4质量份~约18质量份、进一步优选为约5质量份~约15质量份(特别是约8质量份~约12质量份)。增塑剂的比例过少时,有可能抗噪声产生性(特别是对跑偏状态时的粘滑异响的抗噪声产生性)降低,相反过多时,有可能转矩损耗增大。

  (C)无机粒子

  作为无机粒子(无机填充剂或无机质粉体),可以使用惯用的无机粒子。作为惯用的无机粒子,可以列举例如:石墨、金属氧化物(氧化钙、氧化钡、氧化铁、氧化铜、氧化钛、氧化铝等)、金属碳酸盐(碳酸镁、碳酸钙等)、金属硅酸盐(硅酸钙、硅酸铝等)、金属碳化物(碳化硅、碳化钨等)、金属氮化物(氮化钛、氮化铝、氮化硼等)、金属硫化物(二硫化钼等)、金属硫酸盐(硫酸钙、硫酸钡等)、粘土(含水硅酸铝:由叶腊石、高岭石、绢云母、蒙脱石、膨润土、蒙皂石等粘土矿物构成的粘土)、滑石(含水硅酸镁:被称为滑石、皂石、块滑石的无机粒子等)、云母、氧化铝、二氧化硅、沸石、硅藻土、煅烧珪质土、活性白土等。这些无机粒子可以单独使用或组合使用两种以上。其中,优选碳酸钙等金属碳酸盐、蒙脱石等粘土、滑石。

  作为无机粒子的形状,没有特别限定,可以列举例如:球状、椭圆体状、多边体形(多棱锥状、正方体状、长方体状等)、扁平状(板状、鳞片状等)、棒状、纤维状、无定形状等。其中,广泛使用扁平状、无定形状等。

  无机粒子的平均粒径(个数平均一次粒径)例如为约0.1μm~约100μm、优选为约1μm~约50μm、进一步优选为约1μm~约30μm。无机粒子的尺寸过小时,有可能不能充分地提高抗噪声产生性,相反过大时,有可能带的机械特性降低。需要说明的是,在本说明书和权利要求书中,平均粒径和长径比可以通过基于以50倍拍摄的扫描电子显微镜照片测量尺寸的方法、激光衍射散射法等来进行测定。

  无机粒子可以为非多孔质或多孔质中的任一种,由BET法得到的氮吸附比表面积例如为约5000cm2/g~约30000cm2/g、优选为约6000cm2/g~约25000cm2/g。比表面积过小时,粒子变大,因此,有可能带的机械特性降低,相反过大时,粒子变小,因此,有可能不能充分地提高抗噪声产生性。

  无机粒子的表观密度例如为约0.2g/ml~约0.7g/ml、优选为约0.25g/ml~约0.65g/ml。无机粒子的吸油量例如为约10ml/100g~约40ml/100g、优选为约20ml/100g~约38ml/100g。

  无机粒子的比例是相对于橡胶成分100质量份例如为约10质量份~约50质量份、优选为约15质量份~约45质量份(例如为约15质量份~约35质量份)、进一步优选为约20质量份~约40质量份(特别是约30质量份~约35质量份)。无机粒子的比例过少时,有可能抗噪声产生性降低,相反过多时,有可能转矩损耗增大。

  (D)聚乙烯类树脂粒子

  构成聚乙烯类树脂粒子的聚乙烯类树脂可以为聚乙烯均聚物(均聚物),也可以为聚乙烯共聚物(共聚物)。作为共聚物中所含的共聚性单体,可以列举例如:烯烃类(例如丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、3-甲基戊烯、4-甲基戊烯、1-辛烯等α-C3-8烯烃等)、(甲基)丙烯酸类单体[例如(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯等(甲基)丙烯酸C1-6烷基酯等]、不饱和羧酸类(例如马来酸酐等)、乙烯基酯类(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等)、二烯类(例如丁二烯、异戊二烯等)等。这些共聚性单体可以单独使用或组合使用两种以上。这些共聚性单体中,优选丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基戊烯、1-辛烯等α-C3-8烯烃。共聚性单体的比例是相对于单体单元整体为约30摩尔%以下(例如为约0.01摩尔%~约30摩尔%)、优选为约20摩尔%以下(例如为约0.1摩尔%~约20摩尔%)、进一步优选为约10摩尔%以下(例如为约1摩尔%~约10摩尔%)。共聚物可以为无规共聚物、嵌段共聚物等。

  作为聚乙烯类树脂,可以列举例如:低、中或高密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-(4-甲基-1-戊烯)共聚物等。这些聚乙烯可以单独使用或组合使用两种以上。这些聚乙烯中,从提高抗噪声产生性的效果大的观点出发,优选中或高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯。

  聚乙烯类树脂的粘度平均分子量可以从例如10000以上的范围中选择,例如为约10万~约900万、优选为约15万~约500万、进一步优选为约20万~约300万。分子量过小时,有可能不能充分地发挥提高抗噪声产生性的效果。需要说明的是,在本说明书和权利要求书中,粘度平均分子量可以依据ASTM D4020进行测定。

  聚乙烯类树脂的密度可以通过依据ASTM D792的方法从例如约0.9~约0.97g/cm3的范围选择,从提高抗噪声产生性的效果大的观点出发,例如为约0.92g/cm3~约0.97g/cm3、优选为约0.93g/cm3~约0.97g/cm3、进一步优选为约0.94g/cm3~约0.97g/cm3。

  从提高抗噪声产生性的效果大的观点出发,聚乙烯类树脂的熔点(或软化点)优选为橡胶组合物的混炼或轧制等的加工温度以上、并且为硫化温度以下,例如为约160℃以下(例如为约120℃~约160℃)、优选为约125℃~约150℃、进一步优选为约125℃~约140℃。

  作为聚乙烯类树脂粒子的形状,可以列举在上述无机粒子的项中例示的形状等。上述形状中,作为聚乙烯类树脂粒子的形状,广泛使用球状、椭圆体状、多边体形、无定形状等粒状。

  聚乙烯类树脂粒子的平均粒径(一次粒径)例如为约10μm~约200μm、优选为约20μm~约150μm、进一步优选为约25μm~约120μm。聚乙烯类树脂粒子的粒径过小时,有可能不能充分地提高抗噪声产生性,相反过大时,有可能带的机械特性降低。

  聚乙烯类树脂粒子的比例是相对于橡胶成分100质量份例如为约1质量份~约30质量份(例如为约3质量份~约25质量份)、优选为约5质量份~约25质量份(例如为约10质量份~约15质量份)、进一步优选为约15质量份~约25质量份(特别是约17质量份~约23质量份)。聚乙烯类树脂粒子的比例过少时,有可能抗噪声产生性降低,相反过多时,有可能转矩损耗增大。

  这些抗噪声产生性改良剂中,从特别是容易提高对粘滑异响的抗噪声产生性的观点出发,优选表面活性剂、增塑剂。特别是在对实车时的粘滑异响的抗噪声产生性重要的情况下,优选含有表面活性剂(特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂),在对跑偏状态时的粘滑异响的抗噪声产生性重要的情况下,优选含有增塑剂(特别是醚酯类增塑剂)。其中,从抗噪声产生性与省燃料性的平衡更优良的观点出发,特别优选含有表面活性剂(特别是聚乙二醇型非离子表面活性剂)。

  (增强剂)

  形成压缩橡胶层的橡胶组合物除了上述橡胶成分和上述抗噪声产生性改良剂以外还可以含有增强剂。增强剂中包括增强纤维、作为增强性填充剂的炭黑等。

  作为增强纤维,可以例示例如:聚烯烃类纤维(聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等)、聚酰胺纤维(聚酰胺6纤维、聚酰胺66纤维、聚酰胺46纤维、聚芳酰胺纤维等)、聚酯纤维[聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)纤维等C2-4亚烷基C6-14芳酯类纤维等]、维纶纤维、聚对亚苯基苯并二唑(PBO)纤维等合成纤维;棉、麻、羊毛等天然纤维;碳纤维等无机纤维。这些纤维可以单独使用或组合使用两种以上。

  这些增强纤维中,优选为选自聚酰胺66纤维或聚芳酰胺纤维等聚酰胺纤维、聚酯纤维、维纶纤维等中的至少一种。增强纤维可以进行原纤化。此外,也可以对增强纤维实施与芯线同样的各种胶粘处理。

  增强纤维通常可以以短纤维的形态含有在压缩橡胶层中,短纤维的平均长度例如可以为约0.1mm~约20mm、优选为约0.5mm~约15mm(例如为约1mm~约10mm)、进一步优选为约1.5mm~约5mm(特别是约2mm~约4mm)。通过在受到较大的来自带轮的侧压和摩擦力的压缩橡胶层中使短纤维沿带宽度方向取向,能够确保多楔带的耐侧压性。增强纤维的平均纤维直径例如为约1μm~约100μm、优选为约3μm~约50μm、进一步优选为约5μm~约40μm(特别是约10μm~约30μm)。

  为了将形成压缩橡胶层的橡胶组合物的内部发热抑制得较低而提高省燃料性,炭黑优选包含粒径大的炭黑、特别是碘吸附量为40mg/g以下的大粒径炭黑。作为大粒径炭黑,可以例示FEF、GPF、APF、SRF-LM、SRF-HM等。这些炭黑可以单独使用或组合使用两种以上。大粒径炭黑的个数平均一次粒径例如可以为约40nm~约200nm、优选为约45nm~约150nm、进一步优选为约50nm~约125nm,通常可以为约40nm~约100nm(例如为约40nm~约80nm)、优选为约40nm~约60nm(例如为约40nm~约50nm)。

  大粒径炭黑的增强效果低,因此,优选组合使用粒径小但增强效果高的小粒径炭黑(碘吸附量高于40mg/g)。通过使用粒径不同的至少两种炭黑,能够兼顾省燃料性和增强效果。作为小粒径炭黑,可以例示SAF、ISAF-HM、ISAF-LM、HAF-LS、HAF、HAF-HS等。这些炭黑可以单独使用或组合使用两种以上。小粒径炭黑的个数平均一次粒径为小于40nm,例如可以为约5nm~约38nm、优选为约10nm~约35nm(例如为约15nm~约33nm)、进一步优选为约20nm~约30nm(例如为约25nm~约30nm)。

  需要说明的是,大粒径炭黑的平均粒径与小粒径炭黑的平均粒径的比率可以为前者/后者=约1.5/1~约3/1、优选为约1.7/1~约2.7/1、进一步优选为约1.8/1~约2.5/1,通常可以为约1.5/1~约2/1(例如为约1.5/1~约1.8/1)、优选为约1.5/1~约1.7/1(例如为约1.5/1~约1.6/1)。

  另外,大粒径炭黑与小粒径炭黑的质量比率可以为能够兼顾省燃料性和增强效果的范围,例如可以为前者/后者=约20/80~约55/45、优选为约25/75~约50/50、进一步优选为约30/70~约50/50(例如为约40/60~约50/50)。需要说明的是,炭黑中,小粒径炭黑的比例过多时,有可能省燃料性降低,大粒径炭黑过多时,有可能增强效果降低。

  增强剂的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为40质量份以上,例如可以为约50质量份~约200质量份、优选为约60质量份~约180质量份、进一步优选为约80质量份~约150质量份(特别是约100质量份~约120质量份)。在本发明中,即使增强剂的比例为大量,也能够减少转矩损耗。

  增强纤维的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为80质量份以下(例如为0质量份~80质量份),例如为约60质量份以下(例如为约1质量份~约60质量份)、优选为约50质量份以下(例如为约5质量份~约50质量份)、进一步优选为约40质量份以下(例如为约10质量份~约40质量份),通常为约20质量份~约40质量份(例如为约25质量份~约35质量份)。增强纤维的比例过多时,有可能不能减少转矩损耗。

  炭黑的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为10质量份以上,例如为约20质量份~约180质量份、优选为约30质量份~约150质量份、进一步优选为约50质量份~约120质量份(例如为约60质量份~约100质量份)、特别是约65质量份~约90质量份(例如为约70质量份~约80质量份)。

  (其它增塑剂)

  形成压缩橡胶层的橡胶组合物中除了上述橡胶成分和上述抗噪声产生性改良剂以外还可以含有具有橡胶成分的溶解度指数以下的溶解度指数的其它增塑剂(或软化剂)。在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时,其它增塑剂可以为具有例如为约6.0(卡/cm3)1/2~约8.1(卡/cm3)1/2、优选为约6.5(卡/cm3)1/2~约8.0(卡/cm3)1/2、进一步优选为约7.0(卡/cm3)1/2~约7.8(卡/cm3)1/2的溶解度指数的增塑剂。作为其它增塑剂,可以列举例如:石蜡类油、环烷类油、加工油等油类等。

  其它增塑剂(软化剂)的比例可以是相对于橡胶成分100质量份为30质量份以下,例如为约1质量份~约30质量份、优选为约2质量份~约25质量份(例如为约3质量份~约20质量份)、进一步优选为约3.5质量份~约15质量份(例如为约4质量份~约10质量份)、特别是约5质量份~约8质量份(例如为约6质量份~约8质量份)。

  (硫化剂和共交联剂)

  形成压缩橡胶层的橡胶组合物中除了上述橡胶成分和上述抗噪声产生性改良剂以外还可以含有硫化剂。

  作为硫化剂(或交联剂),可以根据橡胶成分的种类使用惯用的成分,可以例示例如:有机过氧化物(二酰基过氧化物、过氧化酯、二烷基过氧化物等)、肟类(醌二肟等)、胍类(二苯基胍等)、金属氧化物(氧化镁、氧化锌等)、硫类硫化剂等。这些硫化剂可以单独使用或组合使用两种以上。在橡胶成分为乙烯-α-烯烃弹性体时,作为硫化剂,广泛使用有机过氧化物、硫类硫化剂等。

  硫化剂的比例可以根据硫化剂和橡胶成分的种类从相对于橡胶成分100质量份为约1质量份~约20质量份的范围中选择。例如,作为硫化剂的有机过氧化物的比例是相对于橡胶成分100质量份为约1质量份~约8质量份、优选为约1.5质量份~约5质量份、进一步优选为约2质量份~约4.5质量份,通常可以为约3质量份~约7质量份。

  形成压缩橡胶层的橡胶组合物可以还含有双马来酰亚胺类(N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺等芳烃双马来酰亚胺或芳香族双马来酰亚胺)等共交联剂。

  共交联剂的比例可以从相对于橡胶成分100质量份为约0.01质量份~约10质量份的范围中选择,例如为约0.1质量份~约10质量份、优选为约0.5质量份~约6质量份、进一步优选为约1质量份~约5质量份(例如为约1质量份~约3质量份)。

  (其它添加剂)

  形成压缩橡胶层的橡胶组合物中除了上述橡胶成分和上述抗噪声产生性改良剂以外还可以含有惯用的添加剂作为其它添加剂。

  作为惯用的添加剂,还可以含有例如:硫化促进剂、硫化延迟剂、加工剂或加工助剂(硬脂酸、硬脂酸金属盐、蜡、石蜡、脂肪酸酰胺等)、稳定剂或抗老化剂(紫外线吸收剂、抗氧化剂、抗热老化剂或热稳定剂、抗弯曲开裂剂、抗臭氧劣化剂等)、着色剂、胶粘性改善剂[间苯二酚-甲醛共缩聚物、六甲氧基甲基三聚氰胺等三聚氰胺树脂、它们的共缩聚物(间苯二酚-三聚氰胺-甲醛共缩聚物等)等]、增粘剂、偶联剂(硅烷偶联剂等)、润滑剂、阻燃剂、抗静电剂等。这些其它添加剂可以单独使用或组合使用两种以上。

  这些其它添加剂的比例可以根据种类从惯用的范围中选择,例如,可以是相对于橡胶成分100质量份分别为约0.1质量份~约5质量份(特别是约0.5质量份~约3质量份)。

  [多楔带的制造方法]

  本发明的多楔带的制造方法没有特别限制,可以采用公知或惯用的方法。例如,分别利用未硫化橡胶组合物形成压缩橡胶层、埋设有芯体的胶粘层和延伸层并进行层叠,利用成形模具将该层叠体成形为筒状,进行硫化并成形为套筒,将该硫化套筒切割成规定宽度,由此能够形成。更详细而言,可以通过下述方法来制造多楔带。

  (第一制造方法)

  首先,将延伸层用片卷绕于表面平滑的圆筒状的成形模具,在该片上以螺旋状缠绕形成芯体的芯线(加捻绳),进而依次卷绕胶粘层用片、压缩橡胶层用片,制作成形体。然后,从成形体的上方盖上硫化用护套后将模具(成形模具)收纳到硫化罐内,在规定的硫化条件下进行硫化后,从成形模具中脱模,得到筒状的硫化橡胶套筒。然后,利用磨轮对该硫化橡胶套筒的外表面(压缩橡胶层)进行研磨而形成多个肋后,使用切割器将该硫化橡胶套筒沿带长度方向以规定的宽度切割而加工成多楔带。需要说明的是,通过使切割后的带翻转,可以得到在内周面具备具有肋部的压缩橡胶层的多楔带。

  (第二制造方法)

  首先,使用作为外周面安装有挠性护套的圆筒状内模作为内模,将未硫化的延伸层用片卷绕于外周面的挠性护套,在该片上以螺旋状缠绕形成芯体的芯线,进而卷绕未硫化的压缩橡胶层用片,制作层叠体。接着,作为可安装于上述内模的外模,使用在内周面刻有多个肋模的筒状外模,在该外模内,以同心圆状设置卷绕有上述层叠体的内模。然后,使挠性护套向外模的内周面(肋模)膨胀而将层叠体(压缩橡胶层)压入肋模,进行硫化。然后,从外模中拔出内模,将具有多个肋的硫化橡胶套筒从外模中脱模后,使用切割器将硫化橡胶套筒沿带长度方向以规定宽度切割而加工成多楔带。在该第二制造方法中,可以使具备延伸层、芯体、压缩橡胶层的层叠体一次性膨胀而加工成具有多个肋的套筒(或多楔带)。

  (第三制造方法)

  与第二制造方法相关,例如可以采用日本特开2004-82702号公报中公开的方法(仅使压缩橡胶层膨胀而形成预成形体(半硫化状态),接着使延伸层和芯体膨胀而压接于上述预成形体,进行硫化一体化而加工成多楔带的方法)。

  实施例

  以下,基于实施例对本发明更详细地进行说明,但本发明不受这些实施例限定。在以下的例子中,实施例中所使用的原料、各物性的测定方法或评价方法如下所示。需要说明的是,只要没有特别说明,“份”和“%”为质量基准。

  [原料]

  EPDM:三井化学株式会社制造的“EPT2060M”

  尼龙短纤维:66尼龙、平均纤维直径27μm、平均纤维长度3mm

  棉短纤维:粗斜棉布、平均纤维直径13μm、平均纤维长度6mm

  氧化锌:正同化学工业株式会社制造的“氧化锌3种”

  硬脂酸:日油株式会社制造的“ステアリン酸つばき”

  炭黑HAF:东海碳素株式会社制造的“シースト3”、平均粒径28nm

  炭黑FEF:东海碳素株式会社制造的“シーストSO”、平均粒径43nm

  含水二氧化硅:东曹硅化工株式会社制造的“Nipsil VN3”

  石蜡类油(软化剂):出光兴产株式会社制造的“ダイアナプロセスオイルPW-90”

  表面活性剂:聚氧化烯烷基醚、日本乳化剂株式会社制造的“ニューコール2304-Y”

  醚酯类增塑剂:株式会社ADEKA制造的“RS-700”

  碳酸钙:白石钙株式会社制造的“ホワイトンSSB”

  粘土(高岭石):白石钙株式会社制造的“ハードトップクレー”

  粘土(蒙脱石):Hojun株式会社制造的“ベンゲルA”

  滑石:富士滑石工业株式会社制造的“RL217”、中值径20μm

  聚乙烯粒子:三井化学株式会社制造的“ハイゼックスミリオン240S”

  间苯二酚·甲醛共聚物(间苯二酚树脂):间苯二酚小于20%、甲醛小于0.1%的间苯二酚·甲醛共聚物

  抗老化剂:精工化学株式会社制造的“ノンフレックスOD3”

  有机过氧化物:日油株式会社制造的“パークミルD-40”

  硫化促进剂A:二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)

  硫化促进剂B:N-环己基-2-苯并噻唑-次磺酰胺(CBS)

  共交联剂A:对,对’-二苄基醌二肟、大内新兴化学工业株式会社制造的“バルノックDGM”

  共交联剂B:N,N’-间亚苯基二马来酰亚胺、大内新兴化学工业株式会社制造的“バルノックPM”

  芯线:将1000旦尼尔的PET纤维以2×3的捻线构成、终捻系数为3.0、初捻系数为3.0进行合股加捻而成的总旦尼尔6000的绳进行胶粘处理而得的加捻绳、芯线直径1.0mm。

  实施例1~22和比较例1~18

  (多楔带的制造)

  将表1和2所示的延伸层形成用的橡胶组合物、压缩橡胶层形成用的橡胶组合物和胶粘层形成用的橡胶组合物分别使用班伯里混炼机等公知的方法进行橡胶混炼,使该混炼橡胶通过压延辊,从而制作出具有规定厚度的延伸层形成用片、压缩橡胶层形成用片和胶粘层形成用片。

  [表1]

  表1(延伸层和胶粘层用橡胶组合物)

  

  [表2]

  表2(压缩橡胶层用橡胶组合物)

  

  接着,使用如下所述的公知的方法制作多楔带。首先,将延伸层用片卷绕于表面平滑的圆筒状成形模具,在该延伸层用片上以螺旋状缠绕形成芯体的芯线(加捻绳),依次卷绕胶粘层用片、压缩橡胶层用片形成成形体。然后,在从成形体的上方盖上硫化用护套的状态下,将上述成形模具设置于硫化罐中,在温度为160℃、时间为30分钟的条件下进行硫化后,从成形模具中脱模,得到筒状的硫化橡胶套筒。然后,利用磨轮对该硫化橡胶套筒的外表面(压缩橡胶层)以规定的间隔进行研磨而形成多个肋后,使用切割器,将硫化橡胶套筒沿带长度方向以规定宽度切割,加工成多楔带。

  (多楔带的尺寸)

  对于所得到的多楔带而言,如图4和表3所示,将从芯线中央[2]到多楔带背面[1]的距离a调整为1.00mm、将从芯线底部[3]到多楔带背面[1]的距离b调整为1.50mm、将从肋底部[4]到多楔带背面[1]的距离c调整为2.30mm、将从肋前端部[5]到多楔带背面[1]的距离d调整为4.30mm、将肋间距e调整为3.56mm、将从芯线底部[3]到肋底部[4]的距离g调整为0.80mm、将从肋前端部[5]到肋底部[4]的距离h调整为2.00mm、将从肋前端部[5]到芯线底部[3]的距离i调整为2.80mm。

  另外,多楔带的肋底部的曲率半径Rb调整为表4~6所示的值,V型肋部的V型肋角度α调整为40°。

  需要说明的是,后述的测定中使用的全部带轮(图5~8记载的全部带轮)的肋前端部的曲率半径Rp为表4~6所示的值,上述全部带轮的V型肋槽角度β为40°。

  [表3]

  表3

  

  [摩擦损耗(转矩损耗)的测定]

  如图5所示,在由直径55mm的驱动(Dr)带轮和直径55mm的从动(Dn)带轮构成的双轴走行试验机上挂设多楔带(肋数4、长度750mm),在100~600N/1根带的张力范围内对多楔带赋予规定的初张力,计算出在从动带轮无负荷下使驱动带轮以2000rpm旋转时的驱动转矩与从动转矩之差作为转矩损耗。将所得到的结果示于表4~6中。需要说明的是,表中示出了赋予500N的初张力时的转矩损耗。

  需要说明的是,在该测定中求出的转矩损耗除了因多楔带的弯曲损失引起的转矩损耗以外还包括起因于试验机的轴承的转矩损耗。因此,预先使认为作为多楔带的转矩损耗实质上为0的金属带(材质:马氏体时效钢)走行,此时的驱动转矩与从动转矩之差被认为是起因于轴承的转矩损耗(轴承损耗),求出从多楔带走行而算出的转矩损耗(起因于多楔带和轴承这两者的转矩损耗)中减去起因于轴承的转矩损耗而得到的值作为单独起因于多楔带的转矩损耗。在此,减去的转矩损耗(轴承损耗)是以规定的初张力使金属带走行时的转矩损耗(例如,在初张力为500N/1根带下使多楔带走行时,为以该初张力使金属带走行时的转矩损耗)。该多楔带的转矩损耗越小,则省燃料性越优良。从汽车发动机中的省燃料性的观点出发,作为转矩损耗的基准,优选减少至0.25N·m以下。

  [抗噪声产生性试验(实车时的噪声产生测定)]

  使用实车发动机,通过图6所示的布局在水泵带轮(直径107mm)、曲轴带轮(直径120mm)和发电机带轮(直径55mm)上挂设多楔带,在带张力为300N/1根带、发电机负荷为70A、曲轴转速为空转的条件下,向多楔带(肋数4、长度750mm)进行注水,对沾水时的粘滑异响的产生进行确认,通过以下基准进行评价。将结果示于表4~6中。

  ◎:没有产生异响

  ○:产生了3秒以内的微小的异响(实用上没有问题的水平)

  △:产生了3秒以内的小的异响(在发动机室可听到但在车内听不到。要求高度静音性时为NG,但通常为没有问题的水平)

  ×:产生了3秒以上的连续的异响。

  [抗噪声产生性试验(跑偏噪声产生测定)]

  对于抗噪声产生性,也可以利用跑偏噪声产生试验进行评价。用于评价的试验机如图7所示通过配置驱动(Dr)带轮(直径101mm)、空转(Id)带轮(直径70mm)、从动(Dn)带轮(直径120mm)、张紧(Ten)带轮(直径61mm)来构成,在驱动带轮与从动带轮之间以1.5°的角度设定跑偏。在该试验机的各带轮间挂设多楔带(肋数6、长度1200mm),在25℃条件下在驱动带轮的转速为1000rpm下进行走行。此时按照带张力为50N/肋的方式对驱动带轮赋予载荷。然后,对以100ml/分钟向带注水1分钟时的粘滑异响(可听到“咯啦咯啦”的异响)的产生进行确认,通过与实车时的噪声产生测定同样的基准进行评价。将结果示于表4~6中。

  [肋底部的粘着磨损试验]

  粘着磨损试验如图8中示出的布局那样,使用依次配置有驱动(Dr)带轮(直径120mm)、空转(Id)带轮(直径45mm)、从动(Dn)带轮(直径120mm)的试验机进行。详细而言,在试验机的各带轮上挂设多楔带(肋数4、长度1200mm),将驱动带轮的转速设定为4900rpm、将空转带轮和从动带轮的负荷设定为11.7kW,赋予带初期张力(940N/4肋)后使带在25℃的气氛温度下走行5小时。按照以下基准对走行后的V型肋部的底部(肋底部)的粘着磨损(可听到“咔嚓咔嚓”的由粘着引起的异响)的产生进行评价。将结果示于表4~6中。

  ◎:没有产生粘着磨损

  ○:产生了微小的粘着磨损,但是为走行性能没有问题的水平

  ×:产生了走行上成为问题的粘着磨损。

  [表4]

  

  [表5]

  表5

  

  [表6]

  

  根据表4~6的结果明显可知,在使用内部损失(tanδ)高(或添加了抗噪声产生性改良剂)的橡胶组合物(A~P)、曲率半径之差Rp-Rb大于0.05mm(或Rb-Rp小于-0.05mm)的比较例4~16中,转矩损耗的值大、为0.30~0.34N·m。

  与此相对,在即使使用内部损失(tanδ)高的橡胶组合物(A~P)而曲率半径之差Rp-Rb(或Rb-Rp)处于-0.05~0.05mm的范围内的实施例1~22中,尽管添加了抗噪声产生性改良剂,但转矩损耗的值小、为0.20~0.25N·m。

  需要说明的是,转矩损耗为“0.30~0.34N·m”的水准与“0.20~0.25N·m”的水准之差、即转矩损耗减少“0.05~0.14N·m”是例如以小型汽车的燃料效率计相当于提高0.2%的显著差异(在汽车领域中使燃料效率提高0.1%是很大效果)。

  另外,比较例1~3中,使用了内部损失(tanδ)低(或未添加抗噪声产生性改良剂)的橡胶组合物(Q),因此无论曲率半径之差Rp-Rb(或Rb-Rp)如何,转矩损耗都小。

  此外,在曲率半径为Rb>Rp、其差大至0.10mm的比较例17~18中,虽然转矩损耗小,但产生了走行上成为问题的水平的肋底部的粘着磨损。

  在使用了配合有增塑剂、表面活性剂的橡胶组合物的实施例1~6和17~20、以及比较例4~11和17~18中,没有产生粘滑异响(◎或○的水平)。在使用了配合有无机填充剂、聚乙烯粒子的橡胶组合物的实施例7~16和21~22、以及比较例12~16中,与配合有增塑剂、表面活性剂的情况相比较差,但是,粘滑异响的产生轻微(○或△的水平)。与此相对,在没有使用这些抗噪声产生性改良剂的比较例1~3中,产生了粘滑异响。

  根据以上结果能够确认到,在使实施例1~22(特别是实施例2)的多楔带和多楔带轮组合而成的驱动装置中,能够在维持抗噪声产生性(静音性)的同时提高省燃料性(减少转矩损耗)。

  实施例23~26

  将带的肋底部的曲率半径Rb变更为如表7那样,除此以外与实施例2同样地制备多楔带,将试验中使用的全部带轮的肋前端部的曲率半径Rp变更为如表7那样(α=β=40°保持不变,变更成Rp-Rb=0),除此以外与实施例2同样地进行各种评价。将评价结果与实施例2一起示于表7中。

  [表7]

  表7

  

  根据表7明显可知,在使曲率半径之差Rp-Rb收敛于0的实施例中,在带的肋底部的曲率半径Rb小的实施例(实施例23~25、特别是实施例23)中,与实施例2相比,发现了转矩损耗略增大的倾向。另外,在实施例23和24中,可能由于与带接触的带轮的肋前端部的曲率半径Rp为小的锋利的形状,带的肋底部容易磨削,虽然为走行上没有问题的水平但产生了微小的粘着磨损。

  详细地并且参考特定的实施方式对本发明进行了说明,但是,对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况可以加以各种修正、变更。

  本申请基于2018年4月27日提出的日本专利申请2018-087204和2019年4月18日提出的日本专利申请2019-079580,其内容以参考的方式并入本说明书中。

  产业上的可利用性

  本发明的多楔带能够用作各种带传动系统的多楔带,特别是作为发电装置交流发电机等包含小径带轮的系统、例如汽车发动机辅机驱动系统的多楔带是有用的。

  符号说明

  1…芯体

  2…压缩橡胶层

  3…肋(肋部或V型肋部)

  3a…肋底部(肋槽底部)

  4…胶粘层

  5…延伸层

  6…带轮的肋前端部

《多楔带及其用途.doc》
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