[发明专利]齿形带

说明书

本发明涉及齿形带，例如，用于传动汽车的上凸轮轴（OHC）;更特别的是，本发明涉及在严酷运转条件下，使用寿命长，耐久性极好的齿形带。

不象平皮带，V形皮带或同类型的传动带，齿形带不打滑，因此具有高传动效率。而且，与传动装置象齿轮，链条等装置相比较，齿形带具有噪音低的优点。因此，齿形带同时也可以用于汽车的上凸轮轴（OHC）这种场合，而且齿形带的应用正在不断增加。

按照惯例，齿形带的构成如图1所示，其包括背表面部分1和齿部分2，它们由弹性材料例如橡胶制成，齿覆盖层3覆盖齿部分2和齿底5的表面，齿底5置于两相邻的齿部分2之间，齿覆盖层3可以防止皮带与皮带轮之间磨擦产生的擦伤，多个芯部纤维4沿纵向穿过背表面部分1的内侧，与齿覆盖层3相接触。

例如，采用这种结构的齿形带同时驱动汽车的上凸轮轴。用于驱动上凸轮轴的齿形带在高速、高负载和高温条件下运动。尤其是近来高输出功率的汽车引擎正在发展，其中采用的齿形带以更高的速度运动，而且引擎温度增高。在这种条件下使用齿形带时，由于皮带与皮带轮的接触摩擦，加速了覆盖齿形带齿底部的齿覆盖层的磨损。同时，由于齿形带暴露于高温条件下，齿覆盖层退化。当齿形带环绕若干个皮带轮时，齿形带在具有多处弯曲的状况下运动。因为在高温条件下，采用齿形带驱动上凸轮轴，弹性材料，例如橡胶等等，被用于构成背表面部分1和齿部分2，它们产生老化，因而导致皮带断裂。因为在高负载条件下，以高速运动，与皮带轮接触的齿覆盖层3的磨损量大常大，使其易于导致断裂，撕裂等结果。同样，与皮带轮相配合的齿部分2受高压力作用，使其易于产生断裂、撕裂等现象，导致齿形带损坏。而且，当齿形带在具有多处弯曲状态下运动时，由多个皮带轮使齿形带弯曲，齿形带的弯曲部分增多，以致由于摩擦在芯部纤维4和弹性材料之间产生内热，弹性材料由背表面部分1和齿部分2形成，内热导致芯部纤维和弹性材料加速老化。如上所述，在严酷条件下采用齿形带驱动上凸轮轴，存在着耐久性和使用寿命的问题。

耐久性极好的齿形带已由日本特许公开昭62-159827（Ep-0229949A1）和64-87937提出。在日本特许公开昭62-159827中公开的齿形带采用了经过氢化的丙烯腈-丁二烯共聚物（NBR），这种共聚物中的氢化率达80%或更高，用NBR共聚物制作背表面部分1和齿部分2。用工业尼龙纤维原料制作齿覆盖层3，这种纤维的粘度相当于2.6-2.8硫酸的粘度，拉伸强度为5克/旦或更高，单根纤维的细度为5旦或更小。而且，用预定数量的玻璃纤维单丝拧绕成纤维束制造芯部纤维4，芯部纤维的直径相对于齿覆盖层厚度尺寸设定在一定范围内。如上所述的齿形带结构可以显著改善耐久性，并且在高负载条件下以高速长时间稳定运动。

但是，当这种齿形带用于驱动汽车的上凸轮轴时，存在着下列问题：因为在严酷条件下运行，不能获得满意的耐久性;与应用于引擎系统相比较，使用寿命减短。尤其是近来高输出功率的汽车引擎得到发展，以致齿形带在高速和引擎温度升高的条件下运动。当齿形带用于这种条件下时，由于齿形带与皮带轮接触，使覆盖齿形带齿底部的齿覆盖层的磨损加剧。同时，由于齿形带曝露于高温环境中，加速齿覆盖层退化。当齿形带运动时，施加的作用力集中在齿根部分，易于使齿根部分产生弯曲。因此，在这种条件下，齿形带的运动使齿根部的齿覆盖层产生断裂，而且，齿形带的齿部分受到损坏。

如上所述，在引擎舱内使用的齿形带在高温条件下高速运动，由于齿覆盖层退化，导致齿形带损坏。

还有，用罩密封引擎舱的内部，但是密封性能不能完全得到保证。因此，水、砂、泥浆或灰尘等（下文称为环境杂质）侵入引擎舱中，它们与引擎舱中的油或同类物有可能一同附着在齿形带上。当这些环境杂质侵入齿底5处的齿覆盖层3和皮带轮之间时，加剧齿覆盖层的磨损。这种齿覆盖层3的磨损比在上述严酷条件下的磨损得更快，以致在齿根部的齿覆盖层可以产生断裂。齿覆盖层3的磨损加剧引起芯部纤维4损坏，在这之前芯部纤维直接与齿覆盖层3接触。这些现象导致齿部分2损坏，芯部纤维4被破坏，等等。因为在严酷条件下，例如高温条件下，由环境杂质引起的齿形带损坏比想象得更快，可以预料，如热疲劳和弯曲疲劳这些因素对齿形带的损坏速率存在着某些影响。

如上所述，对于应用于汽车引擎的齿形带，为了改善其使用寿命，防止由环境杂质引起齿形带损坏是极其重要的。由于这个道理，必须改善齿形带的抗热性，抗弯曲能力，抗磨损性、强度、以及芯部纤维与背表面部分之间的粘接性。