Ремень бесступенчато-регулируемой передачи

Ремень бесступенчато-регулируемой передачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Это изобретение относится в целом к ремню привода передачи энергии для привода с изменяемым шагом, более конкретно к ремню для бесступенчато-регулируемой передачи, и, в частности, к резиновому ремню CVT с растяжимым кордом из углеродного волокна.

Уровень техники

Приводы с изменяемым шагом («VPD») включают в себя, по меньшей мере, один желоб с изменяемым шагом. Передаточные числа в таких приводах управляются посредством перемещения одной боковой стенки желоба относительно другой так, что ремень движется в желобе с изменяемым шагом по разным диаметрам шага. VPD может иметь два желоба с изменяемым шагом для большего диапазона передаточных чисел. Такие приводы традиционно называются «приводами с изменяемой скоростью», но с развитием замкнуто управляемой бесступенчато-регулируемой передачи («CVT») термин «привод с изменяемой скоростью» («VSD») стал больше ассоциироваться с более простыми приводами с разомкнутым управлением, в которых передаточное число является выбираемым или набираемым или настраиваемым, и в этом документе VSD будет использован с этим значением. Таким образом, VSD представляют собой изменяемые ременные приводы с относительно медленным, нечастым или ручным переключением скоростей или регулировкой передаточного числа. С другой стороны, CVT имеет в целом некий механизм с замкнутым управлением или с обратной связью для автоматического и относительно быстрого переключения, основанного на динамике привода в системе. Часто в CVT ведущий желоб управляется на основании измерения скорости или изменения скорости, или реагирует на него, чтобы удерживать источник энергии или двигатель в диапазоне оптимальной энергии или скорости, и ведомый желоб управляется на основании нагрузки крутящего момента, или реагирует на нее. Желоба с изменяемым шагом могут быть настроены посредством различных механизмов, включающих в себя механические, электромеханические, электронные, гидравлические и тому подобные. Ременные CVT широко используются в мотороллерах, вседорожных транспортных средствах, снегоходах и даже автомобилях. В целом, по мере того как две половины шкива расходятся или сходятся в осевом направлении для того, чтобы заставить ремень изменить свое радиальное положение, в любом VPD, ремень может быть подвергнут воздействию чрезмерных сил трения, когда ремень изменяет радиальное положение внутри желобов. По мере того как две половины желоба сходятся в осевом направлении для увеличения линии шага ремня, ремень подвергается воздействию чрезмерных сил трения и высоких осевых или поперечных сил сжатия. Результатом высоких и изменяемых нагрузок крутящего момента являются высокие силы натяжения и высокие силы расклинивания, которые также ведут к воздействию на ремень высоких поперечных сил сжатия. Некоторые применения VPD также используют ремень как сцепление, результатом чего является воздействие дополнительных сил трения на поверхности соприкосновения ремня. Все эти силы могут быть особенно жесткими в CVT из-за динамик применений (например, частых, быстрых переключений с высокими нагрузками ускорения). По мере того, как ремень CVT проходит по ведущему и ведомому шкивам, он также подвержен воздействию непрерывного изгибания или прогиба. Резиновые ремни CVT обычно используются без смазки в так называемых применениях «сухой CVT». Таким образом, ремень VPD в целом и ремень CVT, в частности, должны быть разработаны так, чтобы иметь хорошую продольную гибкость, высокий продольный модуль, высокое сопротивление истиранию и высокую поперечную жесткость. Ремень должен работать длительное время в широком диапазоне температур.

Из уровня техники известен патент США №6620068, в котором описан двузубый клиновой ремень с нарезной кромкой для приводов с изменяемой скоростью, имеющий криволинейные зубья снаружи и внутри, слой спирально обернутых кордов, выполненных из волокон, таких как полиэстерные, арамидные и/или стеклянные волокна. Ремень включает в себя слои сжатия и натяжения из резины, содержащей короткие волокна, выровненные в поперечном направлении для поперечного усиления. Ремень также включает в себя слой усилительной ткани на поверхностях внутренних и/или наружных зубьев.

Также из уровня техники известен патент США №4708703, в котором описан ремень CVT с совмещенными верхними и нижними зубьями и канавками и с продольными кордами. Зубья предпочтительно покрыты на их вершинах элементами поперечного усиления для борьбы с проблемой перекашивания и для увеличения допустимого крутящего момента.

В патентах США №6695733 и 6945891 описан зубчатый резиновый ремень с растяжимым кордом из углеродного волокна. Такой растяжимый элемент является пропитанным RFL кордом, спирально скрученным по ширине ремня на расстоянии бок-о-бок. Все данные примеры ремня имеют конструкцию 6К-2 несмотря на то, что также упомянуты 12К-1, 6К-3 и другие конструкции. Корд может занимать от приблизительно 75 до приблизительно 95 процентов ширины ремня. При этом предлагается только использование корда в клиновых ремнях среди других типов ремня, но не упоминает ремни CVT.

В публикации заявки на патент США №2001/041636А1 описан ремень CVT блокового типа, содержащий бесконечный носитель нагрузки, имеющий прочностные элементы с множеством жестких блоков, установленных на них. Углеродное волокно упоминается как один из многих возможных прочностных элементов. Эта конструкция прилагает поперечную нагрузку не на прочностной элемент, а только на блоки.

В патенте США №5807194 описаны углеродные волокна, включающие в себя конструкцию 6К-3, для использования в отлитых полиуретановых зубчатых ремнях. Углеродное волокно в целом имеет модуль растяжения в диапазоне от приблизительно 50 ГПа до приблизительно 350 ГПа, как определено согласно ASTM D4018. Диаметр поперечного сечения отдельных углеродных волокон упомянут лежащим в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 7 мкм. Углеродный корд не пропитан адгезивом, чтобы не ограничивать проникновение полиуретановых материалов во время отливки ремня. Зубчатые ремни не работают под поперечными нагрузками.

Также сделана ссылка на находящиеся на совместном рассмотрении заявки на патент США №12/432985, зарегистрированную 30 апреля 2009, и №12/217026. зарегистрированную 1 июля 2008, содержание которых полностью включено сюда посредством ссылки.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение направлено на системы и способы, которые обеспечивают улучшенный ремень CVT, который обеспечивает улучшенную эффективность привода CVT, а также обеспечивает улучшенные характеристики построения ремня.

Настоящее изобретение направлено на вулканизированный резиновый ремень для привода с изменяемым шагом в форме бесконечного клинового ремня, имеющий тело ремня с верхней шириной, общей толщиной, наклонными сторонами, слоем растяжимого корда из спирально скрученного растяжимого корда, встроенного в тело ремня, резиновым слоем над кордом над слоем корда и резиновым слоем под кордом под слоем корда. Растяжимый корд содержит скрученную однобечевую пряжу углеродного волокна, пропитанную адгезивной пропиткой, которая предпочтительно совместима с резиной, в которую он встроен.

В различных вариантах осуществления изобретения пучок углеродного корда может быть 18К однобечевым, и/или углеродное волокно может иметь диаметр нити от приблизительно 6,0 до приблизительно 6,4 микрон, модуль растяжения от приблизительно 200 до приблизительно 300 ГПа, растяжение на разрыв от приблизительно 1,9% до приблизительно 2,3%.

В различных вариантах осуществления ремень может иметь отношение верхней ширины к толщине в диапазоне от приблизительно 2,0 до приблизительно 3,0. Ремень также может иметь зубчатый профиль сверху и/или снизу, который может быть двузубым профилем, который может иметь совмещенные основания и равные шаги зуба. Более того, ремень может показывать поперечную жесткость при комнатной температуре в диапазоне выше 55 или от 55 до 75 Н/мм/мм.

В различных вариантах осуществления, по меньшей мере, один из растяжимого слоя, слоя над кордом и слоя под кордом может содержать смесь полихлоропреновой резины или смесь этилен-альфа-олефиновой резины. Модуль растяжения резиновой смеси растяжимого слоя может быть выше, чем модуль растяжения резиновой смеси слоя под кордом при измерении в направлении поперек зерен, перпендикулярном любому ориентированному волокну, присутствующему в упомянутых смесях. Верхняя и/или нижняя поверхности могут быть резиновыми, без какого-либо тканевого покрытия.

Описанное выше довольно широко очертило признаки и технические преимущества настоящего изобретения, чтобы было лучше понято последующее подробное описание изобретения. Далее в этом документе будут описаны дополнительные признаки и преимущества изобретения, которые образуют предмет формулы изобретения. Специалистам в данной области техники следует понимать, что описанные идея и конкретный вариант осуществления могут быть легко использованы в качестве основания для изменения или разработки других структур для выполнения таких же целей настоящего изобретения. Также специалистам в данной области техники следует понимать, что такие эквивалентные конструкции не отходят от сущности и объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Инновационные признаки, которые подразумеваются как характеристики изобретения, как для его организации, так и для способа работы, вместе с дополнительными целями и преимуществами будут лучше поняты из последующего описания при его рассмотрении вместе с прилагаемыми чертежами. Тем не менее следует отчетливо понимать, что каждый из чертежей предоставлен только с целью иллюстрирования и описания и не направлен на ограничение настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

На прилагаемых чертежах, которые объединены с описанием и образуют его часть и на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, изображены варианты осуществления настоящего изобретения, и прилагаемые чертежи вместе с описанием служат для пояснения принципов изобретения. На чертежах:

Фиг.1 - частичный вид сбоку варианта осуществления изобретения;

Фиг.2 - вид в поперечном сечении по линии 2-2 варианта осуществления с фиг.1;

Фиг.3 - частичный вид в перспективе другого варианта осуществления изобретения;

Фиг.4 - сравнительный график характеристики ремня из испытания проскальзывания при степени натяжения; и

Фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая испытание на осевую жесткость.

Подробное описание изобретения

На фиг.3 изображен типичный вариант осуществления изобретения в форме ремня CVT или ремня VPD. Ремень 100 имеет в целом равнобедренное трапециевидное поперечное сечение с задней, наружной или верхней стороной 30, параллельной нижней или внутренней стороне 40. Две другие стороны, боковые стороны 42, являются поверхностями соприкосновения со шкивом, которые образуют V-образную форму с прилежащим углом α. Тело ремня включает в себя растяжимый корд 16, встроенный в необязательный слой 116 клейкой смолы, слой 14 над кордом и слой 12 под кордом. Слой 116 клейкой смолы, слой 14 над кордом и слой 12 под кордом представляют собой в целом вулканизированные резиновые смеси. По меньшей мере, слой под кордом может включать в себя рассредоточенные короткие волокна, ориентированные в поперечном направлении, для увеличения поперечной жесткости тела ремня, в это же время сохраняя продольную гибкость. Растяжимый ремень 16 является элементом, несущим продольную нагрузку. Обычно он представляет собой имеющий высокий модуль нехрупкий скрученный или витой пучок волокон или пряж полиэстера, арамида или стекла, обработанных адгезивом. В настоящем изобретении растяжимый корд представляет собой скрученный однобечевой пучок нитей углеродного волокна. В предпочтительном варианте осуществления растяжимый корд представляет собой скрученную однобечевую пряжу из 18000 углеродных волокон, предпочтительно с диаметром нити, составляющим приблизительно 6,2 микрона. Нижняя сторона или низ ремня часто является «зазубренной» или «зубчатой», то есть имеет волнистый профиль, для улучшения баланса гибкости и жесткости, требуемого от тела ремня. Низ ремня может иметь тканевое покрытие под кордом (или выемку с тканью) (не изображено), чтобы уменьшать образование и распространение трещин под кордом и увеличивать поперечную жесткость тела ремня. Также задняя часть ремня может иметь тканевое покрытие над кордом (не изображено) по этим же причинам. В предпочтительном варианте осуществления ткань не используется.

На фиг.2 изображен другой вариант осуществления изобретения в поперечном разрезе, имеющий единственную резиновую смесь для тела ремня и растяжимые корды 16, встроенные в нее. Общая ширина ремня называется верхней шириной и обозначена «TW» на фиг.2. Общая толщина ремня обозначена «Т₀». Для широкодиапазонных приводов с изменяемым шагом, таких как применения CVT, упомянутые выше, требуются специальные поперечные сечения ремня, которые являются относительно широкими и тонкими по сравнению с односкоростными клиновыми ремнями, тогда как обычный клиновой ремень в целом имеет верхнюю ширину приблизительно такого же размера, как толщину, или отношение TW/T₀ от приблизительно 1 до приблизительно 1,7, ремень VPD или CVT согласно изобретению обычно имеет ширину в, по меньшей мере, два раза больше толщины, или имеет отношение TW/T₀ от приблизительно 2 до приблизительно 2,5, или даже до приблизительно 3,0. Ширина, толщина и угол клина определяют диапазон возможного регулирования скорости как известно в данной области техники. См., например, Wallace D. Erickson, ed., «Выбор и Применение Ремней для Инженеров» («Belt Selection and Application for Engineers»), Marcel Dekker, Inc., New York (1987), содержание которого, таким образом, включено в этот документ по ссылке, и, в частности, главу шесть за авторством David E. Roos, «Конструирование Приводов с Изменяемой Скоростью с Использованием Клиновых Ремней» («Variable-Speed Drive Design Using V-Belts»).

Обратимся к более подробному описанию растяжимого корда, углеродное волокно в целом выполнено посредством карбонизации исходного волокна, такого как полиакрилонитриловое волокно, причем в процессе карбонизации диаметр получаемого углеродного волокна, по существу, уменьшается. Несмотря на то, что в ссылках на предшествующий уровень техники может быть в целом описано, что в растяжимом корде может быть использована любая пряжа размером от 100 до 100000 волокон, пряжи, являющиеся доступными на рынке, весьма ограничены, включая в себя 1К, 3К, 6К, 12К, 24К и 48К в пересчете на количество нити (то есть количество отдельных углеродных волокон на пряжу), причем наиболее экономичными степенями являются 6К или 12К. Таким образом, для образования промежуточного размера корда нужно объединить в пучок множество пряж с меньшим количеством нитей, например пять пряж 3К для получения 15К или три пряжи 6К для получения корда 18К. Как хорошо известно в данной области техники углеродная пряжа и корд, образованный из нее, могут отличаться скорее количеством волокон, содержащихся в них, а не денье или децитексами. Номенклатура номеров и буква «К» используются для обозначения количества углеродных волокон в пряже. Таким образом, в пряже «3К» из углеродного волокна «К» является аббревиатурой, обозначающей «1000 волокон», и «3» обозначает множитель. Таким образом, пряжа «18К» из углеродного волокна обозначает пряжу с 18000 волокнами или нитями. Более того, относительно номенклатуры корда, например в корде «18К-3» из углеродного волокна «3», обозначает, что три пряжи «18К» скручены и/или иначе объединены в пучок, чтобы, таким образом, образовывать корд, имеющий количество нитей, равное 54000. Подобным образом, доступные диаметры нити рыночных пряж довольно ограничены, причем большинство поставщиков предлагают мелкие степени приблизительно в 5 микрон и/или степени приблизительно в 7 микрон. Более того, целью поставщиков обычно являются различные рынки конструкционных композитов, поскольку очень мало применений гибкого усиления были успешными на рынке. Несмотря на то, что использование углеродного волокна в применениях в резине, таких как ремни и шины, было предложено много лет назад, практические требования в изготовлении и использовании таких продуктов имели отрицательное значение. Например, углеродные волокна было сложно подвергать обработке маканием для достижения подходящего проникновения адгезива в пучок. Таким образом, в множестве ссылок были сделаны попытки обеспечения подходящих систем адгезива для углеродного волокна, и были необходимы специальные технологии обработки, такие как описанные в опубликованной заявке на патент США №2004/0043213А1. В качестве другого примера пряжа углеродного волокна склонна к изнашиванию во время обращения с ней и печально известна пухом, который скапливается на оборудовании скручивания и обработки маканием. Более того, даже если изготовлен казалось бы подходящий растяжимый корд, было чрезвычайно сложно получить резиновый ремень, усиленный углеродным волокном, с подходящими характеристиками эффективности, такими как долгий срок службы по выносливости, стабильность длины, хорошее приклеивание и тому подобное. Например, в патенте США №6695733, содержание которого, таким образом, включено в этот документ по ссылке, описано несколько подробных подходов к получению подходящего синхронного ремня с низким растяжением, основанных на тонкой настройке модуля RFL, используемого для пропитки пряжи углеродного волокна в растяжимом ремне. Таким образом, до настоящего изобретения не был известен подходящий растяжимый корд из углеродного волокна для коммерчески жизнеспособного ремня CVT.

Корд, содержащий прочностной элемент настоящего элемента, содержит скрученную однобечевую пряжу углеродного волокна подходящего типа. В настоящем контексте и во всем этом описании термины «волокно» и «нить» используются взаимозаменяемо для обозначения материала, имеющего маленький диаметр поперечного сечения, например 4-7 мкм, и длину, по меньшей мере, приблизительно в сто раз превосходящую его диаметр, но в целом имеющий чрезвычайно большую или даже неопределенную длину; и который образует основной элемент пряжи. Термин «пряжа» используется в этом документе и во всем этом описании для обозначения, по меньшей мере, двух, но обычно, по отношению к пряжам углеродного волокна, одной сотни или более волокон, которые уложены и/или скручены и/или иначе объединены в пучок в непрерывной пряди для образования компонента корда. Термин «корд» используется во всем этом описании для обозначения продукта одной или более пряж, которые могут быть скручены как известно в данной области техники и причем используются две или более пряж и которые, более того, могут быть уложены и/или объединены в пучок и/или скручены вместе и обработаны связующим веществом или адгезивом для использования в усиленном резиновом продукте, таком как ремень. Термин «бечева» используется в целом для обозначения нескрученной пряжи, после изготовления посредством процесса карбонизации. Термин «однобечевой» используется для обозначения нескрученной пряжи, состоящей только из исходного количества нитей после изготовления, по меньшей мере, на конечном этапе карбонизации. Таким образом, количество однобечевых нитей будет обозначено как число и буква «К» с суффиксом «-1» для подчеркивания того, что это не является комбинацией более чем одной меньшей пряжи.

Примеры углеродных волокон описаны, например, в упомянутом выше Патенте США №5807194, содержание которого, таким образом, включено в этот документ по ссылке. Полезные бечевы могут иметь, например, массу на единицу длины от приблизительно 66 текс до приблизительно 3600 текс, и количество нитей (то есть количество отдельных углеродных волокон на пряжу) от приблизительно 1000 до приблизительно 60000, в зависимости от размера ремня, запланированной несущей способности по крутящему моменту, минимальному радиусу изгибания и тому подобному, как будет понятно специалисту в данной области техники. Углеродное волокно для использования согласно настоящему изобретению обладает модулем растяжения в диапазоне от приблизительно 50 ГПа до приблизительно 350 ГПа; предпочтительно от приблизительно 200 ГПа до приблизительно 300 ГПа; и наиболее предпочтительно от приблизительно 235 ГПа до приблизительно 275 ГПа, как определено согласно ASTM D4018. Углеродное волокно для использования согласно настоящему изобретению обладает удлинением растяжения от приблизительно 1,9% до приблизительно 2,3%, предпочтительно от приблизительно 2,0% до приблизительно 2,2%, более предпочтительно приблизительно 2,1%. В вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых диаметр поперечного сечения отдельных углеродных волокон лежит в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 7 мкм, количество нитей корда, используемого в ремне передачи энергии, может быть от приблизительно 6000 до приблизительно 60000. В предпочтительном варианте осуществления количество нитей корда может быть приблизительно 18000. В предпочтительном варианте осуществления диаметр нитей корда может быть от приблизительно 6 до приблизительно 6,4 микрон, более предпочтительно приблизительно 6,2 микрон.

Бечева углеродного волокна может быть скручена для улучшения обращения, гибкости и тому подобного. Скручивание может быть выполнено с использованием известных способов и машин. Уровень скручивания не должен быть слишком большим, чтобы не вызвать избыточного разрывания нитей или невозможности проникновения при клеевой обработке. Уровень скручивания может быть от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 оборотов на дюйм в зависимости от размера бечевы. Для пряжи 18К-1 предпочтительным является уровень скручивания от приблизительно 0,75 до приблизительно 2 оборотов на дюйм.

Неограничивающие примеры бечевы углеродного волокна, подходящей для использования в осуществлении предмета изобретения, доступны на рынке от Mitsubishi Rayon Co., Ltd. под торговой маркой PYROFIL, предпочтительно PYROFIL TRH 50 18K, которые, как сообщают, имеют диаметр нити от приблизительно 6 микрон до приблизительно 6,2 микрон, плотность 1,82 г/см³, модуль растяжения приблизительно 250 ГПа, удлинение приблизительно 2,1%, массу на единицу длины 1000 мг/м, предел прочности на растяжение 5,30 ГПа и количество нитей 18К-1.

Изготовители волокна обычно покрывают волокна проклеивающим веществом, которое в целом служит для препятствования разрыванию, когда волокно производится в пряжи и наматывается на катушки, и/или для способствования смачиванию волокон и пряж, образованных из них, при пропитке корда. В некоторых случаях, таким образом, проклеивающее вещество может иметь химическую структуру, которая совместима с пропиткой корда, применяемой к пряжам и/или нитям для встраивания обработанного корда в ремень передачи энергии, и, таким образом, например, может быть эпоксидным раствором, основанным на воде или растворителе. Во всем настоящем описании термин «проклеивающее вещество» используется для обозначения обычно тонкой пленки, наносимой на пряжу и/или нить пряжи на уровне приблизительно от 0,2 до 2,0% сухого веса, то есть на основании веса высушенной, таким образом, обработанной пряжи или нити, то есть высушенной пряжи или нити, к которой было применено проклеивающее вещество, для выполнения функции, как описано выше в этом документе. Как бечевы, так и пряжи могут иметь проклеивающее вещество, и будут в целом предполагаться имеющими проклеивающее вещество, даже если это не упомянуто.

В добавок к проклеивающему веществу, предусмотренному изготовителем углеродного волокна, пучок углеродного волокна может быть подвергнут адгезивной пропитке. Пучок углеродного волокна может быть насыщен клеевой смесью, затем высушен или вулканизирован. Неограничивающие примеры полезного клея включают в себя: раствор резорцин-формальдегидной смолы/резины латекса («RFL»); эпоксидную смолу; изоцианат; полиуретан и их комбинации. RFL является предпочтительной адгезивной пропиткой. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения преимущественным может быть выбор модуля упругости RFL пропитки корда посредством манипулирования одной или более переменными, включающими в себя регулирование условий обработки корда, включающих в себя температуру, воздействию которой подвергается корд, и/или период воздействия на пряжу, насыщаемую пропиткой корда во время процесса обработки (далее в этом документе «условия обработки»); управление конечным содержимым влаги корда; добавление относительно маленьких количеств наполнителя, такого как сажа, к раствору RFL пропитки корда для насыщения углеродных волокон; манипулирование отношением веса формальдегид:резоцин в RFL, добавление малого количества водной дисперсии обычного антиоксиданта в раствор пропитки корда, выбор типа латекса для раствора RFL и добавление блокового изоцианата в RFL, причем все эти манипуляции описаны более подробно в патенте США №6945891, который, таким образом, включен в этот документ по ссылке. Подходящими для использования могут быть разные типы латекса, включающие в себя, например, VPSBR, CSM, HNBR, SBR, CR и тому подобное.

Корд может быть дополнительно покрыт дополнительными слоями клея, в первую очередь предназначенными для покрытия наружной стороны корда для улучшенного приклеивания к резине тела ремня. Такое в целом наружное покрытие корда называется в этом документе «внешнее покрытие» или внешнее клеевое покрытие. Внешнее покрытие в целом наносится на уровне в диапазоне от приблизительно 1% до приблизительно 10% сухого веса, на основании конечного веса обработанного таким образом корда. Примеры полезных внешних клеевых покрытий обнаружены в данной области техники и включают в себя различные смеси, продаваемые под торговой маркой CHEMLOK или CHEMOSIL от Lord Corporation, и различные смеси, продаваемые под торговой маркой CILBOND от Chemical Innovations Limited (CIL). Конкретное внешнее покрытие может быть выбрано так, чтобы соответствовать как нижележащей адгезивной пропитке, так и резиновому телу ремня, и чтобы иметь другие желаемые свойства, такие как теплостойкость, устойчивость к воздействию окружающей среды или тому подобное.

Тело ремня может состоять из любой желаемой смеси, но иллюстративными материалами являются составы вулканизируемой резины, основанные на эластомерах, таких как природная резина, полихлоропрен, полиизопрен, стирен-бутадиеновая резина, этилен-альфа-олефин эластомеры, нитриловая резина, полиуретан эластомер, и тому подобное. Эти эластомеры могут быть смешаны как известно в данной области техники с различными наполнителями, наполнителями с короткими волокнами, пластификаторами, маслами, вспомогательными средствами обработки, антиоксидантами, антиозонантами, вулканизирующими веществами, соагентами и тому подобным. Иллюстративные резиновые смеси основаны на этилен-альфа-олефин эластомерах, таких как EPDM, EPM, EOM и тому подобное, с пероксидным вулканизирующим веществом и металлической солью дикарбоксильной кислоты, как описано, например, в патенте США №5610217, содержание которого, таким образом, включено в этот документ по ссылке. Иллюстративные резиновые смеси для тела ремня и для слоя клейкой смолы, окружающего растяжимый корд, описаны, например, в патенте США №6616558, содержание которого, таким образом, включено в этот документ по ссылке. Другой предпочтительной резиновой смесью является смесь, основанная на полихлоропрене, который имеет превосходную стойкость к истиранию. Модуль растяжения клеевой резиновой смеси в растяжимом слое может быть выше, чем модуль растяжения резиновой смеси в слое под кордом при измерении в направлении поперек зерна, перпендикулярном какому-либо ориентированному волокну, присутствующему в смесях. В предпочтительном варианте осуществления слои под кордом и над кордом нагружены поперечно ориентированным коротким волокном арамида, полиамида, хлопка или тому подобного, и клеевая резиновая смесь может быть заготовкой смолы без волоконного наполнителя.

Кроме растяжимого слоя в ремень могут быть встроены другие усиливающие слои, такие как другие текстильные слои, которые могут быть слоями тканых, нетканых, вязаных или прерывистых волокон, ориентированных или неориентированных как известно в данной области техники. Например, текстильные слои могут быть использованы на любой поверхности ремня, например для изменения свойств поверхности, усиления сопротивления образованию и/или распространению трещин или тому подобного. Тем не менее, в предпочтительном варианте осуществления на наружных поверхностях ремня не используется какое-либо тканевое покрытие.

Согласно варианту осуществления изобретения внутренняя (то есть нижняя) поверхность, наружная (то есть верхняя) поверхность или обе поверхности ремня могут включать в себя зубья согласно заданному профилю или профилям зуба. Преимущества зубьев могут включать в себя улучшенную гибкость без значительного увеличения восприимчивости к тресканию основания, улучшенное сопротивление тресканию особенно в основаниях нижних зубьев и улучшенной консистенции эффективности ремня. Предпочтительный двузубый профиль описан в заявке на патент США №12/432985, зарегистрированной 30 апреля 2009, содержание которой, таким образом, включено в этот документ по ссылке.

Как видно из фиг.1, двузубый ремень 10 CVT включает в себя слой 16 растяжимого корда, прослоенный между слоем 14 над кордом и слоем 12 под кордом, составляющими основное тело ремня. Двузубый клиновой ремень, изображенный на фиг.1, также имеет нижние зубья 18 и верхние зубья 20, выступающие из основного тела ремня. Верхние зубья 20 включают в себя вершину 17, ножку 26 и впадину или основание 22. Подобным образом нижние зубья 18 включают в себя вершину 19, ножку 36 и основание 32. Двузубый клиновой ремень на фиг.1 изображен в форме зубчатой рейки, то есть плоским и без искривления растяжимого слоя.

Таким образом, вариант осуществления ремня VPD или CVT настоящего изобретения может быть двузубым клиновым ремнем с профилями верхнего и нижнего зуба, являющимися симметричными и имеющими линии («L») и дуги («А»), соединенные согласно последовательности, начинающейся от центра основания и простирающейся к центру смежного зуба, причем последовательность представляет собой L1-A1-L2-A2-L3 для верхнего профиля и L4-A3-L5-A4-L6 для нижнего профиля, и сумма длины L1 плюс радиуса A1 меньше или равна 20% суммы длины L4 плюс радиуса A3, и, по меньшей мере, одно верхнее основание и одно нижнее основание, по существу, совмещены друг с другом. Как видно из фиг.1, L1 соответствует половине ширины основания 22, А1 соответствует радиусу 24 основания, L2 соответствует ножке 26, A2 соответствует радиусу 28 вершины, и L3 соответствует половине ширины вершины 17 зуба. Подобным образом, L4 соответствует половине ширины основания 32, А3 соответствует радиусу 34 основания, L5 соответствует ножке 36, А4 соответствует радиусу 38 вершины, и L6 соответствует половине ширины вершины 19 зуба. В одном варианте осуществления верхний и нижний шаги могут быть равными, и основания, по существу, совмещенными. В другом варианте осуществления верхних зубьев может быть больше, чем нижних зубьев. Отношение количества верхних зубьев к нижним может быть до 1,3, или от 1,1 до 1,3. В еще одном варианте осуществления L4 имеет нулевую длину, так что нижний профиль имеет последовательность ALAL. В изменениях этого варианта осуществления верхний и нижний шаги могут быть равными, и все основания, по существу, совмещенными, или верхних зубьев может быть больше, чем нижних зубьев. В различных вариантах осуществления некоторые или все дуги и линии могут быть соединены тангенциально. Например, линии L1 и L2 могут соединяться тангенциально с дугой А1, и упомянутые линии L4 и L5 могут соединяться тангенциально с дугой А3. Предпочтительно L1, L3, L4 и L6 соединяются тангенциально с их зеркальными отображениями в центрах оснований и центрах вершин зуба, так что основания и вершины являются плоскими и гладкими. В различных вариантах осуществления ножки зубьев могут быть расположены под углом, так чтобы прилежащий угол между противоположными ножками зуба находился в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 30 градусов.

На фиг.2 изображено поперечное сечение варианта осуществления изобретения, взятое по плоскости 2-2 с фиг.1 и иллюстрирующее необязательный признак угла рельефа ремня, обладающего признаками изобретения. Поверхности соприкосновения со шкивом или боковые поверхности 42 клинового ремня срезаны под углом α/2 относительно вертикальной оси ремня, которая должна в целом совпадать с вертикальной осью шкива или приводной системы. Таким образом, пара противоположных боковых поверхностей 42 ремня описывает прилежащий угол α. Каждая боковая поверхность 42 зацепляется с желобом во время работы, причем углы желоба также, по существу, равны α/2. Несмотря на то, что на фиг.1, с которой был взят вид фиг.2, изображен двузубый ремень CVT, следует понимать, что сечение фиг.2 является в равной степени характерным для однозубого ремня CVT или ремня CVT без зубьев.

В вариантах осуществления изобретения может быть преимущественным, если наклонные стороны ремня, или каждый зуб, если зубья имеются, дополнительно включали в себя противоположную пару вторых боковых поверхностей 44, которые расположены ближе к внутренней поверхности ремня или вершине нижнего зуба 40 и которые взаимодействуют с первыми боковыми сторонами 10. Каждая пара вторых боковых сторон 44 описывает прилежащий угол γ. Угол α может лежать в диапазоне приблизительно от 15° до 50° (таким образом, от 7° до 25° на угол желоба шкива). Угол γ может лежать в диапазоне приблизительно от 25° до 65°, а именно γ=α+(2 × угол рельефа). «Угол рельефа» может быть равен или больше 5° и может быть определен как (γ/2-α/2). Предполагается, что результатом взаимодействующей природы первых боковых поверхностей и вторых боковых поверхностей является значительное уменьшение шума, образуемого ремнем во время работы. Все численные величины, используемые в этом описании для описывания изобретения, являются только примерами и не направлены на ограничение объема и применимости изобретения, если не заявлено иначе. Например, вторая боковая поверхность 44 может содержать угол рельефа, равный приблизительно 5°, который предотвращает соприкосновение второй боковой стороны 44 с желобом. Принимая угол α равным 120°, это дает угол γ, равный 30°. Высота среза вершины зуба, («h_t») на фиг.2, может быть при необходимости отрегулирована, например, она может быть приблизительно от 1 до 5 мм. Более подробное описание этого необязательного признака, обладающего признаками изобретения ремня CVT, может быть найдено в заявке на патент США №12/217026, зарегистрированной 1 июля 2008, содержание которой опять же полностью включено в этот документ по ссылке.

Изобретение может быть выполнено согласно известным способам изготовления ремня, включающим в себя, например, наращивание различных слоев текстиля, эластомеров и прочностных элементов, вертикально или обратно, на цилиндрической пресс-форме или на оправке для передачи на пресс-форму. Растяжимый корд может быть спирально навит вокруг оправки с заданным расстоянием корда или количеством концов на единицу ширины. Пресс-форма может иметь зубчатый профиль, образованный в ней, и/или для производства зубчатого профиля может быть использована так называемая «матрица». После отверждения или вулканизации для образования плиты из нее могут быть вырезаны или выточены отдельные ремни с соответствующим углом или углами клина поверхности соприкосновения и при необходимости обратные.

Во время процесса построения ремня было замечено, что однобечевой корд 18К из углеродного волокна сохранял очень круглую форму корда. Это отличалось от предыдущего опыта с многобичевыми пряжами, такими как пряжи 6К-3 или 6К-2, которые могли иметь отдельные выступы и/или сплющенные части, ведущие к сложности сохранения даже интервалов при спиральном наматывании этих кордов на строящийся ремень, то есть на слой резины на оправке. Таким образом, однобечевой углеродный корд настоящего изобретения обеспечивает улучшение процесса изготовления ремня и качества получаемого ремня в форме более кордов, расположенных с более равными интер