Диагональный материал для покрытия зубьев и зубчатый приводной ремень
Владельцы патента RU 2742264:
ГЕЙТС КОРПОРЕЙШН (US)
Покровная ткань для приводного ремня, где упомянутая ткань соткана из основных нитей и уточных нитей; где упомянутые основные нити и уточные нити (каждая) являются комплексными нитями, сложенными из первой элементарной нити и второй элементарной нити; где упомянутая первая элементарная нить содержит волокна, обладающие более высокой прочностью на разрыв, чем упомянутая вторая элементарная нить; и где упомянутая ткань содержит модифицированный саржевый рисунок. Зубчатый ремень с покровной тканью на зубьях, ориентированной диагонально, в которой угол наклона диагонали составляет менее 90°. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл., 12 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится, в общем, к зубчатым приводным ремням, более конкретно: к использованию диагонально тканого двухкомпонентного нерастягивающегося материала для покрытия зубьев зубчатых ремней, а конкретно: к диагонально ориентированному тканому материалу для покрытия зубьев, в котором основа и уток являются нитями из смеси арамида и нейлона, а переплетение является модифицированным полотняным переплетением.
Зубчатые ремни широко используются в приводах механизмов газораспределения автомобильных двигателей, и в различных промышленных приводных устройствах. Зубчатые ремни, в общем, содержат эластомерное тело с рядами выступающих зубьев, которые сцепляются с соответствующими канавчатыми шкивами или звездочками. Прочностной элемент заформован в тело ремня для ограничения растяжения и сохранения шага зубьев. Покрытие зубьев, или наружная оболочка, обеспечено для упрочнения зубьев и обеспечения износостойкости. Наружная оболочка обычно основана на материале покрытия, покрытом с использованием одной или большего количества обработок, например, нанесения адгезивов методом окунки, нанесения покрытий методом каландрирования и ламинированных слоев.
В патенте США № 4,343,666 раскрыт зубчатый ремень с наружной оболочкой зубьев, изготовленной из отрезка материала, который обернут по окружности вокруг цилиндрического корпуса отливочной формы для формования наружной оболочки отдельных ремней. Материал может быть тканым с переплетением с одинаковой плотностью нитей по основе и утку, с наклонным переплетением, освобожденным от напряжений, или растяжимым. Удлинение материала предпочтительно должно составлять по меньшей мере 60% для обеспечения того, чтобы материал полностью принимал форму канавок, без чрезмерного напряжения или разрыва.
В патенте США № 2,519,590 раскрыты приводные ремни с покрытием из диагонально разрезанной тканью, в которой основные и уточные нити расположены под углами в диапазоне от 90° до 180° и расположены под углами в диапазоне от 47,5° до 75,0° относительно продольной осью ремня. Описаны ремни, например, клиновые ремни, в которых вся резиновая сердцевина ремня покрыта тканью.
В патентах США № 4,632,665 и № 4,514,179 раскрыто покрытие зубьев, являющееся предпочтительно равновесной тканью, состоящей из нетекстурированных основных и уточных нитей, предпочтительно диагонально разрезанной таким образом, чтобы основные и уточные нити (каждая) составляла угол в диапазоне от 30° до 60° относительно продольной оси ремня. Каждая нить изготовлена из множества элементарных нитей. В предпочтительном варианте осуществления изобретения покрытие состоит из износостойкого материала, в котором основные и уточные нити изготовлены из нейлона и который является "нерастяжимым" материалом. Также раскрыт способ предварительного формирования для изготовления зубчатых ремней.
В патенте США № 6,595,883 раскрыт клиновой ремень, пригодный для применения в муфтах сцепления с текстильным компонентом, с использованием любого пригодного или обычного типа текстильного материала, включая переплетения основных и уточных нитей под любым требуемым углом из разнообразия любых натуральных или синтетических материалов. В предпочтительном варианте осуществления ткань имеет диагональное переплетение основы и утка под углом от 100° до 130°, где нити имеют смесовую структуру из нейлона и хлопка, и обе ориентированы в направлении около 57°±7° к направлению перемещения или к продольному направлению ремня.
В патенте США № 7,909,720 раскрыто покрытие зубьев, которое может иметь любую требуемую конфигурацию, включая обычное переплетение основы и утка и включая диагонально разрезанный материал, и использование любых материалов из списка отданных в стирку изделий. Слои парусины могут быть материалом, изготовленным с использованием полотняного переплетения, саржевого переплетения, атласного переплетения и т.п., с использованием нитей изготовленных из хлопка, полиамидного волокна, полиэтилентерефталатного волокна или арамидного волокна. В предпочтительном варианте осуществления используют растяжимую ткань из нейлона 66. Только в одном варианте осуществления в примерах используют слой однослойной хлопковой парусины, обработанной раствором резорцино-формальдегидной смолы (РФС).
В патентной публикации США № 2009/0227406 A1 раскрыто покрытие зубьев, которое может иметь любую требуемую конфигурации, включая обычное переплетение основы и утка, и включая диагонально разрезанный материал, и использование любых материалов из списка отданных в стирку изделий. В раскрытом предпочтительном варианте осуществления, и только в одном варианте осуществления в примерах используют ткань из нейлона 66 для покрытия зубьев, ламинированную с полиэтиленовой пленкой на наружной поверхности зубьев.
В патенте США № 3,784,427 раскрыт способ изготовления и обработки диагонально разрезанного материала, пригодного для покрытия клиновых ремней и армирования шлангов.
В патенте США № 3,832,210 раскрыт способ подготовки диагонально разрезанного материала, относящийся к вырезанию спиральных полос из диагонального материала из отрезков определенной длины трубчатого материала.
В патенте США № 4,238,530 раскрыт способ изготовления непрерывной, бесшовной диагональной ткани, в которой основные и уточные нити расположены под углами в диапазоне от 90° до 150°.
В патенте США № 4,907,323 раскрыты способ разрезания и аппарат для изготовления диагонального материала.
В патенте США № 5,255,419 раскрыт ширильный аппарат и соответствующий способ.
В патенте США № 6,494,235 раскрыт способ и плетельная машина для непрерывного изготовления диагонально связанного материала, пригодного для выработки технических материалов из плоских нитей.
В патентной публикации США № 2010/0275764 раскрыт тканый материал из нитей, используемых в изготовлении баллистических ракет или прочных на пробой изделий.
В патентах США № 6,605,014 и № 4,343,666 также раскрыты способы изготовления зубчатых приводных ремней, включая различные способы предварительного формирования зубьев.
Не известно или не предложено использование диагонально ориентированного тканого материала для покрытия зубьев ремня, в котором основа и уток являются нитями из смеси арамида и нейлона, а переплетение является модифицированным полотняным переплетением или модифицированным саржевым переплетением, или модифицированным атласным переплетением.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на создание систем и способов изготовления ремня с покрытием из ткани, или изготовления диагонально ориентированной ткани для покрытия зубьев ремня, где основа и уток являются смесовыми нитями. Переплетение может быть модифицированным полотняным переплетением с одним или большим количеством рядов полотняного переплетения, чередующихся с одним или большим количеством рядов саржевого или атласного переплетения. Ряды полотняного переплетения могут быть предпочтительно выполнены по схеме 1/1 или 1/2. Ряды атласного или саржевого переплетения могут быть предпочтительно выполнены по схеме 1/3, 2/4 или 1/4. Общий рисунок переплетения может представлять собой ломаную саржу или модифицированный атлас, или переплетение типа «воронья лапка». Переплетение может представлять собой модифицированное саржевое переплетение или модифицированное атласное переплетение.
Смесовая нить может быть комплексной нитью из двух или большего количества различных, отдельных, элементарных нитей. Основные и уточные нити могут быть равновесными. Различные, отдельные, элементарные нити могут быть арамидными и нейлоновыми. Арамид может быть параарамидом или сополимером арамида. Нейлон может быть нейлоном 66, нейлоном 46 и т.п. Комплексная нить может обладать конечной круткой, составляющей от около 1 до около 5 кручений/см.
Первая, отдельная, элементарная нить смесовой нити может быть из любого, пригодного, высококачественного волокна, например, высокопрочного на разрыв или стойкого к высокой температуре. Вторая, отдельная, элементарная нить смесовой нити может быть из любого, пригодного волокна, обладающего высокой гибкостью и стойкостью к истиранию. Могут быть включены дополнительные нити.
Материал предпочтительно является диагональным материалом с углом наклона диагонали менее 90° или от 40° до 89°.
Материал предпочтительно является тканым или выработан таким образом, чтобы одна его сторона была относительно гладкой, а другая сторона - относительно шероховатой.
Материал может быть подвержен последующей обработке или может включать обработку.
Настоящее изобретение также направлено на создание ремня, содержащего покровный материал. Ремень может быть зубчатым ремнем с покровным материалом, ориентированным диагонально и покрывающим зубья. Зубчатый ремень может быть изготовлен с использованием процесса предварительного формирования зубьев.
В упомянутом выше описании представлены скорее широко отличительные особенности и технические преимущества настоящего изобретения для того, чтобы последующее подробное описание настоящего изобретения было бы лучше понято. Ниже описаны дополнительные отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения, которые составляют предмет формулы настоящего изобретения. Специалистами в данной области техники должно быть оценено, что концепция и конкретный раскрытый вариант осуществления может быть с готовностью использован как основа для модификации или проектирования других конструкций, для достижения тех же целей настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть также понятно, что такие эквивалентные конструкции не отступают от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Новые отличительные особенности, которые, по мнению авторов, являются характеристикой настоящего изобретения и в части его организации, и в части способа действия, вместе с дополнительными целями и преимуществами будут лучше поняты после ознакомления с последующим описанием при рассмотрении его совместно с прилагаемыми чертежами. Совершенно понято, однако, что каждый из чертежей представлен только с целью иллюстрации и описания, но не предназначен для определения ограничений настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На прилагаемых чертежах, введенных в заявку и составляющих часть технической документации, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены одинаковые части, проиллюстрированы варианты осуществления настоящего изобретения, и вместе с описанием служат для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертежах показано:
фиг. 1 - частично фрагментированный вид в перспективе зубчатого ремня согласно ранее известному уровню техники;
фиг. 2 - частично фрагментированный вид в перспективе зубчатого ремня согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - схематически аспекты, использованные в описанных материалах согласно настоящему изобретению;
фиг. 4 - диаграмма переплетения материала в примере 4 согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 - диаграмма переплетения материала противоположной стороны материала, представленного на фиг. 4;
фиг. 6 - диаграмма переплетения материала в примере 1 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 - диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 - диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9 - диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 10 - диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 11 - диаграмма переплетения материала в примере 3 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 12 - диаграмма переплетения материала в примере 2 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к синхронизирующим ремням, называемым также «ремнями ГРМ», или зубчатыми ремнями. На фиг. 1 показан зубчатый ремень согласно ранее известному уровню техники. На фиг. 1 показан зубчатый ремень 10, содержащий выступающие поперечные зубья 16, поверхность которых покрыта материалом 11. Также показаны армирующие элементы 15, работающие на растяжение, проходящие в продольном направлении ремня. Материал 11 показан в виде обычного тканого материала, содержащего основу 12 и уток 14. Обычно уток 14 ориентирован в продольном направлении ремня и изготовлен из высоко растяжимой конструкции нити. Основа 12 обычно ориентирована в поперечном направлении ремня, и она не должна быть растяжимой, или даже очень высокопрочной на разрыв. Обычные материалы являются, таким образом, высоко неравновесными. В одной обычной конструкции материала используют волокна из нейлона 66 в обеих нитях: в основе и утке, где уток является высоко текстурированным или гофрированным для обеспечения необходимой растяжимости, и ткань выполнена с саржевым переплетением по схеме 2/2.
На фиг. 2 показан зубчатый ремень согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 представлен зубчатый ремень 20 согласно изобретению, содержащий выступающие поперечные зубья 26, поверхность которых покрыта материалом 21. Также показаны армирующие элементы 25, работающие на растяжение, проходящие в продольном направлении ремня. Материал 21 показан как диагонально разрезанный тканый материал, содержащий основу 22 и уток 24. Под диагонально разрезанным понимают материал, ориентированный по диагонали, т.е. и основа, и уток расположены приблизительно под одинаковыми, но противоположными углами к продольному направлению ремня. Диагональный материал может быть благоприятным образом равновесным, т.е. с использованием нитей одинаковой конструкции в основе и утке. Предпочтительной является конструкция смесовой нити, в которой сочетаются требуемые свойства двух или большего количества отдельных, определенных материалов нити, например, нити, обладающей высокой стойкостью к температуре и теплостойкостью, соединенной с нитью, обладающей износостойкостью или высоким сродством с адгезивными материалами тела ремня. Ремень 20 может оптимально содержать тыльный материал на стороне, противоположной зубьям, (не показан на фиг. 2). В некоторых вариант осуществления равновесный тканый материал для покрытия зубьев из смесовой нити может быть ориентирован так, чтобы основа или уток были расположены параллельно продольному направлению ремня. Резина зуба 26 и резина тыльной стороны 28 ремня 20 могут быть одинаковыми или различными, как может быть и резина, окружающая элементы 25, работающие на растяжение. Эти резиновые материалы могут быть любыми пригодными эластомерными или резиновыми композициями (композицией), известными в данной области техники.
На фиг. 3 показаны некоторые обычные аспекты, описывающие материалы, пригодные к применению согласно настоящему изобретению. Угол α наклона диагонали определяется как внутренний угол между основными нитями и уточными нитями. Вертикальное направление материала определяется как направление, в общем, делящее пополам угол наклона по диагонали, и это также является направлением, ориентированным в продольном направлении ремня. Для равновесного материала существует некоторое произвольное условие, касающееся направления основы и утка, но основа и уток, в общем, соответствуют направлениям нитей в процессе переплетения при изготовлении диагонального материала. Материал может быть изготовлен с использованием обычного плоского переплетения, при котором основные нити проходят в продольном направлении на ткацкой машине, а уточные нити перекрещиваются с основными нитями, после чего следует процесс разрезания по диагонали и, возможно, регулирование угла наклона диагонали, и/или сшивание, или использование другого способа соединения двух или большего количества диагонально разрезанных отрезков вместе для получения требуемой длины. Альтернативно, материал может быть изготовлен обычным способом в два слоя, с использованием процесса плоского плетения, где края ткани соединены вместе, т.е. плетения уплощенной трубы, после чего следует разрезание ее по спирали. Альтернативно материал может быть изготовлен круглоткацким способом в виде трубы, с основными нитями, проходящими в продольном направлении, и уточными нитями, проходящими по окружности трубы, после чего следует разрезание трубы по спирали для получения непрерывного диагонального материала любой требуемой длины. В зависимости от того, какой стороной обращен наружу материал, уложенный на ремень 20, и в каком направлении материал был диагонально разрезан, основные нити могут проходить в любом из направлений: по основе или по утку, которые указаны на фиг. 3. Альтернативно материал может быть изготовлен с переплетением по диагонали, и в этом случае, в зависимости от процесса переплетения, может не быть четко определенной разницы между основными и уточными нитями.
Материалы, описанные здесь, являются обычной тканью с основными и уточными нитями, расположенными под прямыми углами по отношению друг к другу. Требуемый угол наклона диагонали может быть достигнут в последующем процессе посредством любого известного способа в данной области техники. Угол наклона диагонали может быть в диапазоне от более 60° или более 75°, или от 60° до 90°, или от 75° до 85°, основанном на угле наклона диагонали в ткани до предварительного формирования зубьев. В этом диапазоне диагональный материал имеет небольшое растяжение, достаточное для способствования хорошему формированию зубьев в процессе предварительного формирования зубьев и изготовления ремня. Следует отметить, что это небольшое растяжение происходит от диагонального расположения, т.е. из-за переориентации нитей под действием растяжения материала. Предпочтительными нитями, описанными более подробно ниже, могут быть комплексные многокомпонентные элементарные нити без гофр и без обычной эластичной (например, полиуретановой или резиновой) сердцевины, что делает сами нити нерастяжимыми, согласно терминологии, используемой в текстильной промышленности. После изготовления ремня, можно затем наблюдать, что угол наклона диагонали несколько изменился, например, уменьшился на несколько градусов, например, до менее 90°, менее 80°, менее 75° или менее 60°, или от 40° до 89°, или от 50° до 89°.
На фиг. 4 показана диаграмма переплетения материала согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На этой и других диаграммах переплетения, показанных здесь, как это принято в данной области техники, клетки представляют перекрещивания основных и уточных нитей. Цвет клетки указывает на то, является ли верхняя, или видимая, нить в месте перекрещивания основой нитью или уточной нитью. Темные или затушеванные клетки обозначают, что основная нить является видимой, или расположенной поверх уточной нити. Светлые клетки обозначают, что уток расположен поверх основы. Обычно основные нити проходят на диаграмме вверх, а уточные нити с одной стороны на другую сторону. Для иллюстрации диагональной ориентации материала, на фиг. 4, основные нити 22 указаны стрелкой, проходящей вверх и налево. Здесь слово "вверх" обозначает вертикальное направление, показанное на чертеже, которое обычно является продольным направлением ремня. Хотя эти материалы могут действительно быть сотканы вертикально, например, на круглоткацкой машине или на обычном плоском ткацком станке, термины "вверх" и "вертикально", используемые здесь, не являются сильно ограничивающими, а просто используются для удобства. Как показано на фиг. 4, уточные нити 24 проходят вверх и направо. Материал, представленный на фиг. 4, может быть рассмотрен как имеющий модифицированное полотняное переплетение, в котором каждый следующий ряд представляет полотняное переплетение по схеме 1/1 с чередующимися рядами, выполненными атласным или саржевым переплетением по схеме 1/3. Основные нити пронумерованы от 1 до 4, и может быть отмечено, что раппорт представляет собой участок 4×4 диаграммы. Так как на поверхности показано больше уточных нитей, чем основных нитей, то материал, представленный на фиг. 4, может быть также назван неравномерным, с уточной лицевой поверхностью (или с наполнителем на лицевой поверхности) с модифицированным саржевым переплетением.
На фиг. 5 показана диаграмма переплетения ткани с обратной стороны материала, представленного на фиг. 4, перевернутого относительно вертикальной оси. Теперь направление 22 основы - вверх и направо, а направление 24 утка - вверх и налево. На обратной стороне видно больше основных нитей, чем уточных нитей. Предпочтительно материал может быть соткан таким образом, чтобы обратная сторона была более шероховатой, чем другая, гладкая сторона.
На фиг. 6 показана диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6 показан материал, ориентированный так, как он может быть соткан, но должно быть понятно, что он может быть повернут и использован как диагональный в ремне, как было показано на фиг. 2-5. На фиг. 6 показано переплетение, которое может быть полотняным переплетением по схеме 1/1.
На фиг. 7 показана диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7 показано переплетение, которое может быть неравномерным саржевым переплетением по схеме 1/2. Саржевым переплетением по схеме 1/2 может быть выполнена саржевая ткань с уточной лицевой поверхностью, как показано на фиг. 7, или саржевой тканью по схеме 2/1 с основной лицевой поверхностью (не показана). Аналогичным образом, любое из переплетений, описанных здесь, может быть левосторонней саржей или правосторонней саржей, где саржевый рисунок может вырабатываться вверх и налево или вверх и направо, является ли он модифицированным или нет.
На фиг. 8 показана диаграмма переплетения материала согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 показано переплетение, которое может быть саржевым переплетением по схеме 2/4 с уточной лицевой поверхностью или, альтернативно, саржевым переплетением по схеме 4/2 с основной лицевой поверхностью (не показано).
На фиг. 9 показана диаграмма переплетения материала согласно другому вариант осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 показано переплетение, которое может быть атласным переплетением другого вида по схеме 2/4. Следует отметить, что такой более высокий порядок количества переплетений может быть осуществлен множеством способов, в зависимости от рисунка сдвига от ряда к ряду.
Например, на фиг. 10 показан другой вид модифицированного саржевого или модифицированного атласного переплетения по схеме 2/4, где посредством сдвигов рисунка вырабатывают переплетение типа «воронья лапка». Каждый третий ряд на фиг. 10 выполнен по схеме 1/2.
На фиг. 11 показана альтернативная форма модифицированной саржи по схеме 2/4, представленной на фиг. 10, основанная на повороте рисунка на 90° (т.е. на перемене местами основы и утка). Здесь каждый ряд выполнен по схеме 2/4, и получается переплетение, подобное переплетению типа «воронья лапка», или рисунку ломаной саржи.
На фиг. 12 показана альтернативная форма саржи по схеме 1/2, представленной на фиг. 7. На фиг. 12 показана равномерная модифицированная саржа по схеме 1/2, основанная на том, что каждый следующий ряд выполнен по схеме 2/1. Таким образом, ряды по схеме 1/2 чередуются с рядами по схеме 2/1.
Переплетения, показанные на фиг. 4-12, следует понимать как иллюстративные и не ограничивающие (объем изобретения). Настоящее изобретение может быть практически использовано с любым пригодным переплетением, включая полотняное переплетение или полотняное переплетение с одинаковой плотностью по основе и утку, переплетения типа «рогожка», саржевые переплетения, атласные переплетения и различные их сочетания и вариации. Предпочтительно переплетение может представлять собой сочетание рядов с одинаковой плотностью по основе и утку, чередующихся с рядами, содержащими выступающие протяжки любой из нитей: основы или утка, как в атласном переплетении. Под выступающими протяжками (или атласными переплетениями) понимаются основная (или уточная) нить, проходящая поверх двух или большего количества, предпочтительно трех или большего количества, или четырех или большего количества, уточных (или основных) нитей до захода под следующую уточную (или основную) нить. Посредством выступающих протяжек можно создавать материал с уточной лицевой поверхностью (или с основной лицевой поверхностью) и вносить вклад в гладкость поверхности, что, как представляется, должно быть благоприятным фактором для износостойкости. В то же время это, как представляется, является благоприятным фактором для сцепления с телом ремня, для придания противоположной стороне материала шероховатости, большей, чем у гладкой стороны. Использование различных переплетений, описанных выше, может благоприятным образом способствовать получению материалов различных толщин, при заданной линейной плотности нитей. Таким образом, можно выбирать линейную плотность нити и рисунок переплетения, при которых обеспечивались бы наилучшие толщины материала или вес материал для заданного применения ремня. Например, такой выбор может быть использован для влияния на положение кордовой нити в ремне или для обеспечения требуемой расчетной линии ремня.
Материалы, используемые согласно настоящему изобретению, благоприятным образом содержат смесовые нити из двух или большего количества отдельных нитей из различных материалов. Отдельные нити, из которых состоит смесовая нить, предпочтительно являются нетекстурированными или негофрированными, или неэластичными, или высокорастяжимыми по природе. Отдельные нити могут быть не сильно кручеными (т.е. могут содержать "первую крутку"), составляющую до нескольких кручений на см, но предпочтительно являются некручеными (т.е. имеют "нулевую крутку"). Смесовые нити, используемые для основы и утка, могут быть комплексными, т.е. отдельные нити могут быть скручены вместе для формирования смесовых нитей, предпочтительно с круткой до нескольких кручений на см (т.е. с "конечной круткой" или с "трощением и круткой"). Конечная крутка может быть в диапазоне от 1 до 5 кручений/см или от 2,0 до 4,0 кручений/см.
Одна из двух или большего количества отдельных нитей, используемых для формирования смесовых нитей, может быть высококачественной нитью, например, из материала, стойкого к высокой температуре, например, из арамида, полиэфирэфиркетона, поли(p-фенилен-2,6-бензобисоксазола) (PBO), полифениленсульфида (PPS), полиимида (PI) и т.п. Арамид может быть параарамидом, метаарамидом или сополимером арамида. Вторая из двух или большего количества отдельных нитей может быть высококачественной нитью с другими требуемыми свойствами, например, высокой износостойкостью или высокой сцепляемостью с другими материалами ремня, например, нейлоном (PA), полиэфиром, полиэтиленнафталатом (PEN), полиэтиленом со сверхвысокой молекулярной массой (UHMWPE) и т.п. Нейлон может быть, например, нейлоном 66, нейлоном 6, нейлоном 46 и т.п. Посредством сочетания двух или большего количества отдельных нитей материал, получаемый таким способом, в результате может обладать большей универсальностью, чем ткань из одного материала, и отвечать множеству требований, которые невозможно предъявить к ткани из одного материала. В двухкомпонентной смесовой нити количество первой отдельной нити может предпочтительно составлять в диапазоне от 10% до 90% или от 25% до 75%, или от 1/3 до 2/3, или от 50% до 75%, от общей линейной плотности смесовой нити, с балансом в виде второй отдельной нити. В предпочтительном варианте осуществления смесовая нить содержит менее 50% нейлона или менее 50% нейлона 66.
Предпочтительная смесовая нить содержит арамидную нить и нейлоновую нить, скрученные вместе, и эта смесовая нить может быть использована для обеих нитей: основы и утка, диагональной ткани. Арамид может предпочтительно быть параарамидом или сополимером арамида. Пригодные параарамидные волокна содержат волокно Kevlar® компании Дюпон (E. I. du Pont de Nemours and Company); волокно TwaronTM компании Teijin Aramid B.V.; и волокна Taparan® компании Yantai Tayho Advanced Materials Co.,Ltd. Пригодное волокно из сополимера арамида содержит волокно TechnoraTM компании Teijin Aramid B.V. Нейлон может предпочтительно быть нейлоном 66. Нейлоновые нити доступны для приобретения в виде нейлоновых, частично ориентированных нитей (POY), нейлоновых, полностью вытянутых нитей (FDY), и вытянутых текстурированных нитей (DTY). Хотя любой тип нитей может быть пригодным для применения в прочных ремнях, нейлон FDY является предпочтительным. Количество арамида предпочтительно может составлять более 50% или в диапазоне от 25% до 75%, или от 1/3 до 2/3, или от 55% до 75%, от общей линейной плотности смесовой нити, с балансом в виде нейлона, например, нейлона 66. В предпочтительном диапазоне смесовая нить обладает хорошим балансом высокой прочности от арамида и хорошей износостойкостью от нейлона. Конечная крутка благоприятным образом составляет в диапазоне от 1 до 5 кручений/см. Более высокая крутка может приводить к снижению прочности на разрыв, тогда как более низкая крутка может приводить к снижению износостойкости. Для применений, где к ремню предъявляются меньшие требования, количество более высококачественной и более дорогой нити, может быть уменьшено, и больше нейлоновой или другой дорогой нити может быть использовано.
Хотя в этом нет необходимости, но третья нить или другие дополнительные нити или волокна могут быть введены в смесовую нить, используемую для получения ткани. Такие дополнительные волокна могут быть любыми штапельными или непрерывными волокнами с требуемыми свойствами, включая натуральные или синтетические, органические или неорганические волокна. В качестве примера, некоторые эластичные элементарные нити могут быть добавлены для обеспечения требуемой величины растяжения. Другие волокна могут быть добавлены для обеспечения объемности или для уменьшения стоимости.
Предложенные изобретением материалы предпочтительно обладают двумя сторонами или поверхностями с различными характеристиками. Одна сторона является относительно гладкой, тогда как другая сторона является относительно шероховатой. Это является важным отличием от обычного диагонального материала. Для наилучшего действия зубчатого ремня, гладкая сторона материала может быть использована для оформления наружной поверхности зубьев, которая предназначена для контактирования со звездочками или шкивами системы привода и обеспечивания хорошей износостойкости, тогда как шероховатая сторона предназначена для введения ее в контакт с материалом зубьев, для обеспечения хорошего механического сцепления с материалами зубьев или с адгезивными покрытиями.
После ткачества диагонального материала согласно настоящему изобретению, могут быть благоприятным образом использованы различные последующие процессы или обработки. Любой известный, следующий после ткачества, процесс может быть использован при необходимости. Такие процессы включают: промывку, термоусадку, шлихтование, обработку с окунанием или напыление и т.п. Процессы термоусадки могут быть также использованы для регулирования угла наклона диагонали. Это выполняют посредством регулирования ширины или натяжения во время фиксации. Регулирование ширины может быть также важно во время выполнения процессов обработки. Например, нанесение покрытия или обработка могут быть пригодны для закрепления основных и уточных нитей на месте или для повышения нагрузки на зуб, стойкости к воздействию окружающей среды, или износостойкости. Таким покрытием может быть, например, одно или большее количество веществ: РФС (резорцино-формальдегидный латекс), другое покрытие на основе латекса, резиновый клей, полиуретан, эпоксидная смола, включая модифицированное резиной или модифицированное смазкой покрытия.
Толщина предложенной в изобретении диагональной ткани зависит от линейной плотности нитей, из которых выработана ткань, а также от деталей переплетения, и может быть выбрана при необходимости для конкретной конструкции ремня. Для некоторых обычных применений ремня толщина ткани может быть в диапазоне от около 0,030 дюйма до 0,045 дюйма (от 0,76 мм до 1,14 мм). Другие толщины могут составлять от 0,5 мм до 0,9 мм или до 1,5 мм.
Диагональные ткани, согласно настоящему изобретению, могут быть, таким образом, очень прочными в обоих (или во всех) направлениях в ремне, очень стойкими к истиранию и могут быть приклеены к наружной поверхности зубчатого ремня. Однако они также обладают очень высоким модулем, т.е. не очень растяжимы, так что для изготовления ремней требуется процесс предварительного формирования зубьев. Результат заключается в том, что ткани обеспечивают высокую степень упрочнения зуба, особенно в сочетании с очень жесткими материалами зуба, например, резинами, армированными волокном, или полиуретанами высокой твердости. Ремни согласно настоящему изобретению, таким образом, пригодны для несения более высоких нагрузок, чем известные ранее конструкции ремней, на единицу ширины. В вариантах осуществления также установлено, что при использовании ремней, согласно настоящему изобретению, обеспечивается уменьшение временной ошибки в системах привода с синхронизирующими ремнями, в сравнении с ранее известными ремнями.
Хотя ткани созданы главным образом для покрытия зубьев синхронизирующих ремней, способных нести большую нагрузку, ткани согласно изобретению могут быть также использованы в качестве изнаночных материалов для обратной стороны любого вида ремня, оберточных материалов для обертывания ремней, например, клиновых ремней или круглых ремней, или в качестве материалов с фрикционной поверхностью для контакта с поверхностью шкива любого вида ремня. Хотя диагональная ориентация является предпочтительной для покрытия зубьев синхронизирующих ремней, способных нести большую нагрузку, другие ориентации могут быть использованы в зависимости от требований применения.
Примеры
Пример 1. Ткань со схемой переплетения 1/1, диагональная, арамидная, изготовлена посредством спирального разрезания ткани полотняного переплетения с одинаковой плотностью по основе и утку, выработанной в виде трубы. Обе нити: основная и уточная нити, являются комплексными смесовыми нитями с линейной плотностью 840 денье (93,24 текс) из параарамида Taparan® компании Tayho и 210 денье (23,31 текс) из нейлона 66 FDY (полностью вытянутая нить), таким образом, нить состоит из 80% арамида и 20% нейлона, от общей линейной плотности нити. На фиг. 6 показан рисунок переплетения ткани в Примере 1.
Пример 2. Саржевая ткань со схемой переплетения 1/2, диагональная из арамидного материала. Обе нити: основная и уточная нити, являются комплексными смесовыми нитями с линейной плотностью 840 денье (93,24 текс) из параарамида Taparan® компании Tayho и 210 денье (23,31 текс) из нейлона 66 FDY (полностью вытянутая нить), таким образом, нить состоит из 80% арамида. На фиг. 12 показан рисунок переплетения ткани в Примере 2.
Пример 3. Ткань с модифицированным саржевым переплетением по схеме 2/4, сходным с атласным переплетением типа «воронья лапка», диагональная, арамидная. Обе нити: основная и уточная нити, являются комплексными смесовыми нитями с линейной плотностью 840 денье (93,24 текс) из параарамида Taparan® компании Tayho и 210 денье (23,31 текс) из нейлона 66 FDY (полностью вытянутая нить), таким образом, нить состоит из 80% арамида. На фиг. 11 показан рисунок переплетения ткани в Примере 3.
Пример 4. Ткань с сочетанием модифицированного полотняного переплетения по схеме 1/1 и атласного переплетения по схеме 1/3. Обе нити: основная и уточная, являются комплексными смесовыми нитями с линейной плотностью 840 денье (93,24 текс) из параарамида Taparan® компании Tayho и 420 денье (46,62 текс) из нейлона 66 FDY (полностью вытянутая нить), таким образом, нить состоит из 2/3 арамида и 1/3 нейлона. На фиг. 4 показан рисунок переплетения ткани в Примере 4.
Пример 5. Ткань выполнена с таким же переплетением, как в Примере 4, но с использованием различных арамидных нитей. В Примере 5 использовали нить из сополимера арамида TechnoraTM компании Teijin с линейной плотностью 800 денье (88,8 текс). Нить, таким образом, содержала около 65,6% арамида и около 34,4% нейлона. Суровая ткань в вертикальном направлении содержала нити, расположенные под углом около 80°.
Пример 6. Ткань выполнена как в Примере 5, но с обработкой эпоксидной смолой.
Сравнительный Пример 7. Ткань с обычным саржевым переплетением по схеме 2/2, растяжимая, из амида и нейлона, в которой основа обвита полиуретановой эластичной нитью, а уток из нейлона 66 имел линейную плотность 210 денье (23,31 текс).
Сравнительный Пример 8. Ткань, подобная использованному в Сравнительном Примере 8, за исключением того, что материалы основных и уточных нитей были взаимно изменены.
В Таблице 1 показаны свойства тканей, приведенных в качестве примеров, перечисленных выше. Прочность при растяжении тканей согласно изобретению, при испытаниях была много более равномерной во всех направлениях, чем у сравнительных тканей. Практически не наблюдалось растяжение в направлениях по основе и утку у приведенных в качестве примеров тканей согласно изобретению, и относительное удлинение в вертикальном и горизонтальном направлениях было отнесено к переориентации переплетения под нагрузкой. Сравнительные материалы обладали обычной относительно высокой растяжимостью в любом направлении: по утку или основе. Предложенные в изобретении ткани также были заметно прочнее сравнительных тканей. Это имеет даже более впечатляющее значение при учете того, что нити в тканях, согласно изобретению, имеют значительно более низкие линейные плотности и толщины, чем в сравнительных тканях. Таким образом, ткани, согласно изобретению, могут обеспечивать большие прочность и армирование при меньшем объеме единицы длины ремня (например, при меньшей ширине ремня), чем сравнительные ткани.
Следует отметить, что толщину можно варьировать посредством выбора переплетения. В Примерах 1-5 использованы одинаковые смесовые нити, но в результате получился широкий диапазон толщин тканей. Эта возможность может быть пригодна для проектирования ремней различных конструкций, например, для достижения требуемой расчетной линии.
Испытания на износостойкость осуществляли согласно стандарту Великобритании GB/T21196.2-2007 с использованием металлографической наждачной бумаги 1#W28 в качестве абразивного материала и под нагрузкой 595 г. Следует отметить, что в Примерах 1-4 использовали ткань с одинаковым внешним видом с обеих сторон, таким образом, в результате была определена приблизительно одинаковая износостойкость с обеих сторон. В Примерах 5 и 6 использовали ткань, которая была глаже с одной стороны, чем с другой, в результате чего были определены более высокая износостойкость с гладкой стороны, и более высокая адгезия к резиновым зубьям с шероховатой стороны. Например, испытания на прочность на отслаивание показали, что адгезия шероховатой стороны в Примерах 5 и 6 составляла в среднем 100 Н/дюйм ширины, тогда как адгезия гладкой стороны составляла в среднем 59 Н/дюйм, а адгезия обычной арамидной растяжимой ткани составляла в среднем 75 Н/дюйм.
ТАБЛИЦА 1.
| Свойства ткани | Прим. 1 | Прим. 2 | Прим. 3 | Прим. 4 | Прим.5 | Прим. 6 | Ср. Прим. 7 | CСр. Прим. 8 |
| Прочность на разрыв (Н/50 мм) | ||||||||
| В направ. основы | 7738 | 7166 | 7703 | 5875 | 6519 | 5572 | 55323 | 1183 |
| В направ. утка | 6418 | 8323 | 8617 | 7865 | 7093 | 66791 | 11698 | 44736 |
| В верткал. направлен. | 10843 | 11894 | 12542 | 8962 | 8761 | 7630 | - | - |
| В горизонт. направлен. | 99102 | 10005 | 10559 | 10603 | 10433 | 9062 | - | - |
| Относит.удлинение(%6,8Кг/25мм) | ||||||||
| В направ. основы | - | - | - | - | - | - | 38 | - |
| В направ. утка |
- | - | - | - | - | - | - | 86 |
| В верткал. направ. | 20 | 23 | 26 | 18 | 25 | 21 | - | - |
| В горизонт. направ. |
46 | 34 | 33 | 60 | 41 | 47 | - | - |
| нитей/см - основ | 11.0 | 14,6 | 15,0 | 13,0 | 14,1 | - | 25,0 | 22,0 |
| (нит/см) - уток | 11,2 | 15,5 | 16,1 | 12,5 | 12,6 | - | 25,0 | 25,7 |
| толщина (мм) | 0,52 | 0,76 | 0,68 | 0,89 | 0,96 | 0,98 | 1,10 | 1,65 |
| вес (г/м2) | 292,0 | 365,0 | 370,6 | 376,4 | 422,1 | 484,6 | 375,8 | 482,7 |
| угол наклона диагонали | 78 | 79 | 84 | - | - | |||
| крутк/см (арамид/нейлон/сло) | 0/0/2 | 0/0/2 | 0/0/2 | 0/0/2 | 0/0/3 | 0/0/3 | - | - |
| Износостой-кость (циклов) | ||||||||
| гладкая сторона | 1700 | 2000 | 2000 | 1892 | 3536 | 130k | 5740 | >51k |
| обратная сторона | - | - | - | 2000 | 1000 | 4035 | - | - |
В Таблице 1 на основании испытаний на истирание результаты Примеров 5-6 были выбраны для изготовления некоторых ремней для испытаний для оценки адгезии, жесткости зубьев, долговечности ремня и работоспособности системы привода механизма газораспределения. Предварительные результаты указывают на то, что адгезия ткани к резине зуба является хорошей. Ожидается, что ремни будут действовать хорошо в отношении свойств долговечности, временной ошибки и т.п.
Хотя настоящее изобретение и его преимущества описаны подробно, должно быть понятно, что различные изменения, замены, и перемены могу быть выполнены без отступления от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Кроме того, объем настоящей заявки не предназначен для ограничения его конкретными вариантами осуществления процесса, машин, изготовления, композиций материала, средствами, способами и этапами, описанными в технической документации. Так как один из обычных специалистов в данной области техники с готовностью может оценить из раскрытых факторов настоящего изобретения, процессов, машин, способов изготовления, композиций материалов, средств, способов или этапов, существующих в настоящее время или которые могут быть разработаны позже, которые могут выполнять, по существу, те же функции или достигать, по существу, тех же результатов, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в настоящем документе, могут быть использованы согласно настоящему изобретению. Соответственно, прилагаемая формула изобретения предназначена для включения в ее объем таких процессов, машин, способов изготовления, композиций материалов, средств, способов или этапов. Настоящее изобретение, раскрытое в данном документе, может быть соответствующим образом практически использовано при отсутствии какого-либо элемента, не раскрытого в достаточной мере в настоящем документе.
1. Покровная ткань для приводного ремня, причем упомянутая ткань соткана из основных нитей и уточных нитей; при этом упомянутые основные нити и уточные нити являются каждая комплексной нитью, сложенной из первой элементарной нити и второй элементарной нити; при этом упомянутая первая элементарная нить содержит волокна, обладающие более высокой прочностью на разрыв, чем упомянутая вторая элементарная нить; и упомянутая ткань содержит модифицированный саржевый рисунок.
2. Покровная ткань по п. 1, в которой модифицированный саржевый рисунок содержит один или большее количество рядов полотняного переплетения по схеме 1/1 или 2/1, чередующихся с одним или большим количеством рядов атласного переплетения по схеме 1/3, или 1/4, или 2/4.
3. Покровная ткань по п. 1, в которой каждые из упомянутых основных нитей и уточных нитей являются комплексными нитями с конечной круткой в диапазоне от 1,0 до 5,0 кручений на см.
4. Покровная ткань по п. 1, в которой упомянутые основные нити и упомянутые уточные нити содержат одинаковую композицию.
5. Покровная ткань по п. 3, в которой упомянутая первая элементарная нить содержит арамидные волокна, а упомянутая вторая элементарная нить содержит нейлоновые волокна.
6. Покровная ткань по п. 4, в которой упомянутая первая элементарная нить составляет больше половины общей линейной плотности основных и уточных нитей.
7. Покровная ткань по п. 1, ориентированная диагонально с углом наклона диагонали менее 90°.
8. Покровная ткань по п. 1, содержащая относительно гладкую сторону и относительно шероховатую сторону.
9. Покровная ткань по п. 1, ориентирована диагонально с углом наклона диагонали около 80°.
10. Зубчатый приводной ремень, содержащий диагональную ткань, которой покрыты упомянутые зубья; при этом упомянутая диагональная ткань соткана из не растягивающихся основных нитей и уточных нитей, ориентированных под углом наклона диагонали, составляющим менее 80°; при этом каждые из упомянутых основных нитей и уточных нитей являются комплексными и состоят из первой элементарной нити и второй элементарной нити; причем упомянутая первая элементарная нить обладает более высокой прочностью на разрыв, чем упомянутая вторая элементарная нить; а упомянутая ткань соткана с модифицированным саржевым рисунком.
11. Ремень по п. 10, в котором модифицированный саржевый рисунок содержит один или большее количество рядов, сотканных по схеме 1/1 или 2/1 полотняного переплетения, чередующихся с одним или большим количеством рядов, сотканных по схеме 1/3, или 1/4, или 2/4 атласного переплетения.
12. Ремень по п. 10, в котором диагональная ткань соткана с чередующимися рядами полотняного переплетения и атласного переплетения.
13. Ремень по п. 10, в котором каждая из упомянутых основных нитей и уточных нитей являются, каждая, комплексной нитью с конечной круткой в диапазоне от 1,0 до 5,0 кручений на см.
14. Ремень по п. 10, в котором упомянутые основные нити и уточные нити содержат одинаковую композицию.
15. Ремень по п. 10, в котором упомянутая первая элементарная нить содержит арамидные волокна, а упомянутая вторая элементарная нить содержит нейлоновые волокна.
16. Ремень по п. 15, в котором упомянутая первая элементарная нить составляет больше половины от общей линейной плотности основных и уточных нитей.
17. Ремень по п. 10, ориентированный диагонально с углом наклона диагонали менее 90°.
18. Ремень по п. 10, содержащий относительно гладкую сторону и относительно шероховатую сторону.
