专利摘要:
Ein reibschlüssiger Kraftübertragungsriemen überträgt Kraft auf eine Riemenscheibe, wobei sein Riemenaufbau um die Riemenscheibe gewickelt ist und diese berührt. Zumindest ein die Riemenscheibe berührender Teil des Riemenaufbaus wird aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet, in welcher in Ethylen-alpha-Olefin-Elastomer Polyolefinharz in Pulver- oder Granulatform enthalten ist.
公开号:DE102004019631A1
申请号:DE200410019631
申请日:2004-04-22
公开日:2004-11-11
发明作者:Hiroyuki Kobe Shiriike;Hiroyuki Kobe Tachibana
申请人:Bando Chemical Industries Ltd;
IPC主号:C08J5-14
专利说明:
[0001] DieseErfindung betrifft reibschlüssigeKraftübertragungsriemenfür dieKraftübertragung,wobei ihr Riemenaufbau um eine Riemenscheibe gewickelt ist und dieseberührt,und betrifft Riemenantriebsvorrichtungen mit diesen.
[0002] Serpentinenriemenantriebsvorrichtungenfür dieKraftübertragungvon einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors auf Zusatzeinrichtungenwie Servolenkung, Kompressor und Drehstromgenerator über eineneinzelnen Keilrippenriemen werden verbreitet eingesetzt, um denPlatz füreinen Motorraum zu reduzieren. Unter diesen Umständen muss ein solcher Keilrippenriemeneine hohe Kraftübertragungskapazität aufweisen.Ferner muss der Keilrippenriemen auch zur Verwirklichung komfortablen Fahrverhaltensund fürandere Zwecke eine hohe Geräuschlosigkeitwährenddes Riemenlaufs aufweisen. Fürdiese Zwecke wird ein typischer Keilrippenriemen durch kurze Fasernverstärkt,die in einer die Riemenscheiben berührenden Kautschuk-Riemenunterbauschichtso eingemischt sind, dass sie in einer Breitenrichtung des Riemensausgerichtet sind und die kurzen Fasern von der Riemenfläche abstehen,um den Reibungskoeffizienten der Riemenfläche zu senken, was zu verringerterGeräuscherzeugungund verbesserter Abriebbeständigkeitführt.
[0003] Dieungeprüftejapanische Patentschrift Nr. 7-63241 offenbart einen Keilriemenzur Kraftübertragung,welcher eine Adhäsionskautschukschicht,in welcher ein Kord entlang einer Längsrichtung des Riemens eingebettetist, sowie eine Kautschuk-Riemenunterbauschicht,welche an der unteren Seite der Adhäsionskautschukschicht angrenztund in welcher kurze Fasern entlang einer Breitenrichtung des Riemenseingebettet sind, so dass einige kurzen Fasern der Breitenrichtung über dieSeitenflächendes Riemens hinaus abstehen. Bei diesem Keilriemen sind die kurzenFasern der Kautschuk-Riemenunterbauschicht aus in Riemenbreitenrichtungausgerichteten Para-Aramid- und/oder Meta-Aramidfasern einer Länge von2 mm bis 10 mm und breiartigen Para-Aramidfasern, worunter einigeeine maximale Längevon 2 mm und 80% oder mehr eine Länge von 1 mm oder weniger aufweisen,gebildet. Diese Schrift beschreibt, dass der Kraftübertragungskeilriemendie Wirkungen von Aramidfasern, die in die Kautschuk-Riemenunterbauschichtdes Riemens gemischt sind, hinreichend aufweist und gleichzeitigdie Abriebbeständigkeitund die fehlende Klebrigkeit der Kautschuk-Riemenunterbauschichtverbessert.
[0004] Dieungeprüftejapanische Patentschrift Nr. 2001-165244 offenbart einen Keilrippenriemen,in welchem eine Kautschuk-Riemenunterbauschicht kurze Baumwollfasernund kurze Para-Aramidfasern enthält,wovon einige von der Rippenoberfläche hervorstehen, die hervorstehendenkurzen Para-Aramidfasern fibrilliert sind und der Anteil der kurzen Baumwollfasernund der kurzen Para-Aramidfasern bei10 bis 40 Masseteilen bzw. 5 bis 10 Masseteilen auf 100 MasseteileKautschuk in der Kautschuk-Riemenunterbauschicht liegt. Diese Schriftbeschreibt, dass bei Verwendung eines Kraftfahrzeugriemens für einenMotor mit großenSchwankungen der Umdrehungen pro Minute der Keilrippenriemen dieGeräuscherzeugungdurch Unterdrückenwinziger Rutscher währendNasslauf eliminieren kann.
[0005] Dieungeprüftejapanische Patentschrift Nr. 2002-227934 offenbart einen Keilrippenriemenmit einem Aufbau, in welchem ein Kord in einer Adhäsionskautschukschichtentlang der Längsrichtungdes Riemens eingebettet ist, eine Kautschuk-Riemenunterbauschichtmit mehreren sich in Längsrichtungdes Riemens erstreckenden Riemen an der Unterseite der Adhäsionskautschukschichtgeschichtet ist, ein Deckgewebe als Zugschicht oben auf der Adhäsionskautschukschichtaufgeschichtet ist und die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 5 bis 40 Masseteile kurzerFasern auf 100 Masseteile ihres Kautschukbestandteils enthält. DieSchrift beschreibt, dass ein Kraftübertragungsriemen mit ausgezeichnetenKraftübertragungskapazitäten während Normal-und Nasslauf sowie hoher Geräuschminderungswirkung beiniedrigem Zug erhalten werden kann.
[0006] Dieungeprüftejapanische Patentschrift Nr. 2003-12871 offenbart einen Keilrippenriemen,welcher aus einer elastischen Aufbauschicht gebildet wird, welcheeine Adhäsionskautschukschicht,in welcher ein Kord entlang der Riemenlängsrichtung eingebettet ist,und eine Kautschuk-Riemenunterbauschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet,dass von der elastischen Aufbauschicht bestehend aus Adhäsionskautschukschichtund Kautschuk-Riemenunterbauschicht zumindest die Kautschuk-Riemenunterbauschichtaus einem Vulkanisat aus einer Ethylen-α-Olefin-Elastomerverbindungbesteht, der Ethylenanteil des Ethylen-α-Olefin-Elastomers 60 bis 75 Masseprozentbeträgt,eine oder mehrere Arten kurzer Fasern von 0,5 mm bis 3 mm Länge alsverstärkendeFasern in der Kautschuk-Riemenunterbauschichtenthalten sind und die Gesamtmenge der zugegebenen kurzen Fasernbei 10 bis 30 Massenteilen auf 100 Masseteile des Ethylen-α-Olefin-Elastomers liegt.Diese Schrift beschreibt, dass eine solche kurze Fasern enthaltendeKautschukzusammensetzung mit ausgezeichneter Auswalzbarkeit zumindestfür dieKautschuk-Riemenunterbauschicht verwendet wird, wodurch ein Kraftübertragungsriemen großer Haltbarkeitmit ausgezeichneter Dauerbiegefestigkeit und Wärmebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Abriebbeständigkeitund Haftabriebbeständigkeitzur Hand gegeben wird.
[0007] Dieungeprüftejapanische Patentschrift Nr. 6-288439 offenbart einen Kraftübertragsriemen,welcher aus Urethanelastomer hergestellt wird, in welchem aber Polyolefinpulver,wie z.B. Polyethylen oder Polypropylen, dispergiert sind. DieseSchrift beschreibt, dass ein Kraftübertragungsriemen aus Urethanelastomererhalten werden kann, der eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeitaufweist, auch bei Antrieb mit hoher Last und hoher Geschwindigkeit unterHochtemperaturbedingungen nicht reißt und dadurch eine lange Lebensdaueraufweist.
[0008] Wirddie Menge der in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht eines Keilrippenriemensgemischten kurzen Fasern erhöhtwird, wird auch die Anzahl der an der Riemenoberfläche freiliegendenkurzen Fasern erhöhtund daher werden die Wirkungen der Verbesserung der Geräuschminderungsleistungund der Abriebbeständigkeitgroß.
[0009] DasErhöhender Menge eingemischter kurzer Fasern erschwert jedoch das gleichmäßige Knetender kurze Fasern enthaltenden Kautschukzusammensetzung zur Bildungeiner Kautschuk-Riemenunterbauschicht und das Formen zu einem Fell.Aus diesen Grund könnennur höchstens25 Masseteile kurzer Fasern in 100 Masseteile eines Kautschukbestandteilsder Kautschuk-Riemenunterbauschicht gemischt werden. Weiterhin werdendie kurzen Fasern durch Schneiden langer Fasern hergestellt undmüsseneiner Adhäsionsbehandlungunterzogen werden, um ihnen Adhäsionsvermögen gegenüber Kautschuk zuverleihen, was zu hohen Materialstückkosten führt. Daher führt eineErhöhungder Menge eingemischter kurzer Fasern zu einem Anstieg der Materialkostendes Riemens.
[0010] Dervorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschminderungsleistungund die Abriebbeständigkeiteines reibschlüssigenKraftübertragungsriemenszu verbessern.
[0011] ZurVerwirklichung der obigen Aufgabe ist die vorliegende Erfindungauf einen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemenfür dieKraftübertragung gerichtet,wobei ein Riemenaufbau desselben um eine Riemenscheibe gewickeltist und diese berührt, dadurchgekennzeichnet, dass zumindest ein die Riemenscheibe berührenderTeil des Riemenaufbaus aus einer Kautschukzusammensetzung gebildetist, in welcher Polyolefinharz in Pulver- oder Granulatform in Ethylen-α-Olefin-Elastomerenthalten ist.
[0012] Beidem obigen Aufbau ist der Kautschukbestandteil der Kautschukzusammensetzung,welche mindestens den die Riemenscheibe berührenden Teil des Riemenaufbausbildet, Ethylen-α-Olefin-Elastomerund dieser Kautschukbestandteil selbst hat einen niedrigen Reibungskoeffizienten.Ferner wird Polyolefinharz in Pulver- oder Granulatform in den Riemenaufbaudispergiert und das an der Riemenoberfläche freiliegende Polyolefinharzverringert den Reibungskoeffizienten. Aus diesen Gründen weistein erfindungsgemäßer reibschlüssiger Kraftübertragungsriemeneine ausgezeichnete Geräuschminderungsleistungund Abriebbeständigkeitauf. Da Ethylen-α-Olefin-Elastomer eine hoheAffinitätzu Polyolefinharz hat, gibt dies weiterhin eine sehr gute Dispergierbarkeitdes Polyolefinharzes in den Riemenaufbau zur Hand.
[0013] Beidem erfindungsgemäßen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemenist das Polyolefinharz vorzugsweise Polyethylenharz mit einer relativen Molekülmasse von500.000 oder mehr und bevorzugter Polyethylenharz mit einer relativenMolekülmassevon 1.000.000 bis 5.000.000. Die relative Molekülmasse wird durch Viskositätsmessunggemessen.
[0014] Wennder Anteil an Polyolefinharz bei 5 oder weniger Masseteilen auf100 Masseteilen des den Riemenaufbau bildenden Kautschukbestandteils liegt,werden die Wirkungen der Verbesserung der Geräuschminderungsleistung undder Abriebbeständigkeitgering. Wenn dagegen der Anteil an Polyolefinharz bei 50 oder mehrMasseteilen auf 100 Masseteilen des den Riemenaufbau bildenden Kautschukbestandteilsliegt, werden eine großeAnzahl von Fehlern, die durch Polyolefinharz entwickelt werden, inden Riemenaufbau übernommen,was die Haltbarkeit des Riemens beeinträchtigt.
[0015] Daherweist bei dem erfindungsgemäßen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemendas Polyolefinharz vorzugsweise einen Anteil von über 5, aber wenigerals 50 Masseteilen auf 100 Masseteile des den Riemenaufbau bildendenKautschukbestandteils auf.
[0016] Beidem erfindungsgemäßen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemenweist das Polyolefinharz vorzugsweise eine Korngröße von über 25 μm auf.
[0017] Beidem erfindungsgemäßen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemenist das Ethylen-α-Olefin-Elastomerin der Kautschukzusammensetzung, welches mindestens den Teil desRiemenaufbaus bildet, der die Riemenscheibe berührt, vorzugsweise mit einemorganischen Peroxid vernetzt.
[0018] Dererfindungsgemäße reibschlüssige Kraftübertragungsriemenist nicht sonderlich beschränkt, solangeer Kraft auf eine Riemenscheibe überträgt, wobeider Riemenaufbau um die Riemenscheibe gewickelt ist und diese berührt, wiez.B. flankenoffene Keilriemen und Flachriemen, eignet sich aberbesonders als Keilrippenriemen zur Verwendung in Kraftfahrzeuganwendungen.
[0019] EineRiemenantriebsvorrichtung mit ausgezeichneter Geräuschminderungsleistungkann durch mehrere Riemenscheiben und einen erfindungsgemäßen reibschlüssigen Kraftübertragungsriemen, dessenRiemenaufbau um mindestens eine der mehreren Riemenscheiben gewickeltist und diese berührt,konstruiert werden.
[0020] WeitereAufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehenaus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Begleitzeichnungenhervor.
[0021] 1 ist eine perspektivischeAnsicht eines Keilrippenriemens nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
[0022] 2A zeigt Konstruktionsmaterialiendes Keilrippenriemens und 2B zeigtden gesamten Aufbau des Keilrippenriemens.
[0023] 3 zeigt die Anordnung einerRiemenantriebsvorrichtung fürdas Antreiben von Kraftfahrzeugzusatzeinrichtungen gemäß der erstenAusführung.
[0024] 4 ist eine perspektivischeAnsicht eines Keilriemens nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
[0025] 5 zeigt die Anordnung einerRiemenlauftestvorrichtung füreinen Riemenhaltbarkeitstest.
[0026] 6A und 6B sind Tabellen, welche den Aufbau vonTestauswertungsriemen und Testauswertungsergebnisse zeigen.
[0027] Nachfolgendwerden erfindungsgemäße Ausführungenunter Bezug auf die Zeichnungen eingehend beschrieben.
[0028] 1 zeigt einen KeilrippenriemenB nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
[0029] DieserKeilrippenriemen B umfasst einen Keilrippenriemenaufbau 10,einen in dem Keilrippenriemenaufbau 10 so eingebettetenKord 16, dass er bei bestimmten Teilungen in der Riemenbreitenrichtungeine Spirale bildet, und ein die Rückfläche verstärkendes Gewebe 17,das zur Bedeckung der Rückflächenseitedes Keilrippenriemenaufbaus 10 vorgesehen wird.
[0030] DerKeilrippenriemenaufbau 10 besteht aus einer Kautschukzusammensetzung,bei welcher Ethylen-α-Olefin-Elastomer,wie z.B. Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) als Kautschukbestandteilenthalten ist und der Kautschukbestandteil mit einem organischenPeroxid vernetzt ist. Der Keilrippenriemenaufbau 10 istso aufgebaut, dass eine Adhäsionskautschukschicht 11 mitdem darin eingebetteten Kord 16 und eine darunter liegendeKautschuk-Riemenunterbauschicht 12 zueinem Stückgeschichtet sind. Die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 dientals Teil fürdas Berühreneiner Riemenscheibe, die innerhalb des Riemens angeordnet ist, undfür das Übertragenvon Kraft direkt auf die Riemenscheibe. Um sicherzustellen, dassder Riemen eine breite Kontaktflächezur Riemenscheibe aufweist, ist die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 dahermit wulstartigen Rippen 13 versehen, die sich in der Riemenlängsrichtungerstrecken und in der Riemenbreitenrichtung ausgerichtet sind. Weiterhinsind kurze Fasern 14, wie z.B. Aramidfasern oder Nylonfasern,die in der Riemenbreitenrichtung ausgerichtet sind, in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 eingemischt,wodurch die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 verstärkt wird.Gleichzeitig verringern die freiliegenden kurzen Fasern 14,die dadurch von der Riemenoberflächeabstehen, den Reibungskoeffizienten der Kontaktfläche desRiemens zur Riemenscheibe. Weiterhin wird Polyolefinharz 15 inPulver- oder Granulatform, beispielsweise Polyethylenharz mit ultrahoherrelativer Molekülmasse,in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 gemischtund dispergiert. Dies verringert ebenfalls den Reibungskoeffizientenan der Kontaktflächedes Riemens zur Riemenscheibe. Bei Verwendung von Polyethylenharzals Polyolefinharz 15 weist dieses vorzugsweise eine ultrahoherelative Molekülmassevon 500.000 oder mehr (bevorzugter 1 Million bis 5 Millionen) auf.Weiterhin hat das Polyolefinharz 15 vorzugsweise eine Korngröße von über 25 μm und einen Anteilvon mehr als 5, aber weniger als 50 Masseteilen auf 100 Masseteiledes den Riemenaufbau bildenden Kautschukbestandteils. Da Ethylen-α-Olefin-Elastomer,welches der Kautschukbestandteil der die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 bildenden Kautschukzusammensetzungist, eine hohe Affinität zudem Polyolefinharz 15 hat, gibt dies weiterhin eine sehrgute Dispergierbarkeit des Polyolefinharzes 15 in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 zur Hand.
[0031] DerKord 16 wird aus Zwirn aus Aramidfasern, Polyesterfasernoder dergleichen gebildet. Um dem Kord 16 ein Adhäsionsvermögen zumKeilrippenriemenaufbau 10 zu verleihen, wird der Kord 16 vordem Formen einer Reihe von Einweichbehandlungen in einer Resorcinolformaldehyd-Latex-Wasserlösung (nachstehendals eine RFL-Wasserlösung bezeichnet)und einer Wärmebehandlungsowie einer Reihe von Einweichbehandlungen in Kautschuklösung undTrocknen unterzogen.
[0032] Dasdie Rückfläche verstärkende Gewebe 17 wirdaus einem Gewebe wie z.B. Gewebe in glatter Bindung bestehend ausKamm- und Schussgarnen gebildet. Um dem die Rückfläche verstärkenden Gewebe 17 einAdhäsionsvermögen zumKeilrippenriemenaufbau 10 zu verleihen, wird das Gewebe 17 vordem Formen einer Reihe von Einweichbehandlungen in RFL-Wasserlösung undeiner Wärmebehandlungsowie einer Reihe von Kautschuklösungsbeschichtungsbehandlungenseiner Oberfläche,die mit dem Keilrippenriemenaufbau 10 in Kontakt kommt,und Trocknen unterzogen.
[0033] Beidem Keilrippenriemen B mit dem obigen Aufbau werden nicht nur kurzeFasern 14 in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 gemischt,sondern die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12,welche ein die Riemenscheibe berührenderTeil des Keilrippenriemenaufbaus 10 ist, besteht aus einerKautschukzusammensetzung, in welche Polyolefinharz 15 inPulver- oder Granulatform dispergiert wird. Daher verringert dasan der Riemenoberflächefreiliegende Polyolefinharz 15 den Reibungskoeffizienten andem Kontaktteil. Da der Kautschukbestandteil der die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 bildenden KautschukzusammensetzungEthylen-α-Olefin-Elastomermit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ist, weist der KeilrippenriemenB eine sehr gute Geräuschminderungsleistungund Abriebbeständigkeit auf.
[0034] AlsNächstesfolgt eine Beschreibung eines Verfahrens für die Fertigung eines Keilrippenriemens Bmit dem obigen Aufbau unter Bezug auf 2A undAB.
[0035] DieFertigung eines Keilrippenriemens B erfolgt unter Verwendung einerInnenform, deren Außenumfangeine Formflächefür dasAusbilden der Riemenrückenfläche zu einervorbestimmten Form aufweist, und einer Kautschukmanschette, derenInnenumfang eine Formflächefür dasAusbilden der Riemeninnenseite zu einer vorbestimmten Form aufweist.
[0036] Zuerstwird der Außenumfangder Innenform mit einem Gewebe 17' bedeckt, das ein die Rückfläche verstärkendesGewebe 17 sein wird, und dann wird ein unvernetztes Kautschukfell 11b' für das Ausbildeneines Rückflächenseitenteils 11b einerAdhäsionskautschukschicht 11 umdas Gewebe 17' gewickelt.
[0037] Dadurchwird ein Zwirn 16',der ein Kord 16 sein wird, spiralförmig um das Kautschukfell 11b' gewickelt, dannwird ein unvernetztes Kautschukfell 11a' fürdas Ausbilden eines Innenflächenseitenteils 11a derAdhäsionskautschukschicht 11 umdas zwirnumwickelte Kautschukfell 11b' gewickelt und ein unvernetztes Kautschukfell 12' für das Ausbildeneiner Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 wird dann um dasKautschukfell 11a' gewickelt.In diesem Zusammenhang wird das für das unvernetzte Kautschukfell 12' für das Ausbildeneiner Kautschuk-Riemenunterbauschicht 12 verwendete Materialdurch Mischen von Ethylen-α-Olefin-Elastomer,wie z.B. Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk, welches als zugrundeliegender Kautschukbestandteil verwendet wird, wobei in der Richtungsenkrecht zur Fellwickelrichtung kurze Fasern 14 ausgerichtetsind, von Polyolefinharz 15, wie z.B. Polyethylenharz in Pulver-oder Granulatform und von organischem Peroxid, das als Vernetzungsmitteldient, erhalten. Beim Wickeln jedes der unvernetzten Kautschukfelle 11b', 11a' und 12' überlappenderen Enden in Wickelrichtung nicht, sondern liegen aneinander an.
[0038] Danachwird die Kautschukmanschette auf das geformte Stück um die Innenform gegeben,sie werden in einen Formofen gegeben und die Kautschukmanschettewird dann mit hohem Druck radial nach innen gegen die Innenformgepresst, während dieInnenform durch Dampf hoher Temperatur oder dergleichen erhitztwird. Dabei wird der Kautschukbestandteil fluidisiert und gleichzeitigläuft eineVernetzungsreaktion ab, so dass Adhäsionsreaktionen des Zwirns 16' und des Gewebes 17' an dem Kautschukablaufen. Dadurch wird ein zylindrischer Riemenwickel gebildet.
[0039] Dannwird der Riemenwickel von der Innenform genommen und in seiner Längsrichtungin mehrere Teile unterteilt. Danach wird der Außenumfang jedes Teils zur Bildungvon Rippen 13 geschliffen.
[0040] Schließlich wirdder in mehrere Teile unterteilte Riemenwickel, der am Außenumfangausgebildete Rippen 13 aufweist, zu Stücken vorbestimmter Breite zerschnittenund jedes Stückwird umgedreht, wodurch ein Keilrippenriemen B erhalten wird.
[0041] 3 zeigt die Anordnung einerZusatzeinrichtung-Riemenantriebsvorrichtung 30 des Typs Serpentinenantriebin einem Kraftfahrzeugmotor, welche den Keilrippenriemens B verwendet.
[0042] DieseAnordnung der Zusatzeinrichtung-Riemenantriebsvorrichtung 30 wirddurch eine an einer obersten Position angeordnete Servolenkung-Riemenscheibe 31,eine unter der Servolenkung-Riemenscheibe 31 platzierteDrehstromgenerator-Riemenscheibe 32,eine links unter der Servolenkung-Riemenscheibe 31 positionierteFlachspannrolle 33, eine unter der Spannrolle 33 platzierteflache Kühlmittelpumpen-Riemenscheibe 34,eine links unter der Spannrolle 33 platzierte Kurbelwellen-Riemenscheibe 35 undeine rechts unter der Kurbelwellen-Riemenscheibe 35 platzierteKlimaanlagen-Riemenscheibe 36 gebildet. Von diesen Riemenscheibensind alle mit Ausnahme der Spannrolle 33 und der Kühlmittelpumpen-Riemenscheibe 34,welche flache Riemenscheiben sind, Rippenriemenscheiben. Der KeilrippenriemenB ist um die Servolenkung-Riemenscheibe 31 gewickelt,um an seinen Rippen 13 Kontakt herzustellen, dann an derSpannrolle 33, um Kontakt an seiner Rückfläche herzustellen, dann in Folgean der Kurbelwellen-Riemenscheibe 35 und der Klimaanlagen-Riemenscheibe 36,um Kontakt an seinen Rippen 13 herzustellen, dann an derKühlmittelpumpen-Riemenscheibe 34,um Kontakt an seiner Rückfläche herzustellen,dann an der Drehstromgenerator-Riemenscheibe 32, um Kontakt anseinen Rippen 13 herzustellen, und kehrt schließlich zurServolenkung-Riemenscheibe 31 zurück.
[0043] Dadie Zusatzeinrichtung-Riemenantriebsvorrichtung 30 einenerfindungsgemäßen KeilrippenriemenB verwendet, weist sie eine sehr gute Geräuschminderungsleistung undAbriebbeständigkeit auf.
[0044] 4 zeigt einen flankenoffenenKeilriemen C nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
[0045] DieserKeilriemen C umfasst einen Keilriemenaufbau 40, einen indem Keilriemenaufbau 40 so eingebetteten Kord 46,dass er bei bestimmten Teilungen in der Riemenbreitenrichtung eineSpirale bildet, und ein die Rückfläche verstärkendesGewebe 47, das zur Bedeckung der Rückflächenseite des Keilriemenaufbaus 40 vorgesehenist.
[0046] DerKeilriemenaufbau 40 besteht aus einer Kautschukzusammensetzung,bei welcher Ethylen-α-Olefin-Elastomer,wie z.B. Ethylen-Propylen-Dien-Monomer-Kautschuk (EPDM) als Kautschukbestandteilenthalten ist, und der Kautschukbestandteil mit einem organischenPeroxid vernetzt ist. Der Keilriemenaufbau 40 ist so aufgebaut,dass eine Adhäsionskautschukschicht 41 mit demdarin eingebetteten Kord 46, eine unter der Adhäsionskautschukschicht 41 liegendeKautschuk-Riemenunterbauschicht 42 und eine über derAdhäsionskautschukschicht 41 liegendeZugkautschukschicht 43 zu einem Stück geschichtet sind. KurzeFasern 44, beispielsweise Aramidfasern oder Nylonfasern,die in der Riemenbreitenrichtung ausgerichtet sind, sind in dieKautschuk-Riemenunterbauschicht 42 gemischt, wodurchdie Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 verstärkt wird.Gleichzeitig verringern die freiliegenden kurzen Fasern 44,die dadurch von der Riemenoberflächeabstehen, den Reibungskoeffizienten der Kontaktfläche desRiemens zur Riemenscheibe. Weiterhin wird Polyolefinharz 45 inPulver- oder Granulatform, beispielsweise Polyethylenharz mit ultrahoherrelativer Molekülmasse,in die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 gemischt unddispergiert. Dies verringert ebenfalls den Reibungskoeffizientenan der Kontaktflächedes Riemens zur Riemenscheibe. Bei Verwendung von Polyethylenharzals Polyolefinharz 45 weist dieses vorzugsweise eine ultrahoherelative Molekülmassevon 500.000 oder mehr (bevorzugter 1 Million bis 5 Millionen) auf.Weiterhin hat das Polyolefinharz 45 vorzugsweise eine Korngröße von über 25 μm und einenAnteil von mehr als 5, aber weniger als 50 Masseteilen auf 100 Masseteiledes den Riemenaufbau bildenden Kautschukbestandteils. Da Ethylen-α-Olefin-Elastomer,welches der Kautschukbestandteil der die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 bildendenKautschukzusammensetzung ist, eine hohe Affinität zu dem Polyolefinharz 45 hat, gibtdies weiterhin eine sehr gute Dispergierbarkeit des Polyolefinharzes 45 indie Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 zur Hand.
[0047] DerKord 46 wird aus Zwirn aus Aramidfasern, Polyesterfasernoder dergleichen gebildet. Um dem Kord 46 ein Adhäsionsvermögen zumKeilriemenaufbau 40 zu verleihen, wird der Kord 46 vordem Formen einer Reihe von Einweichbehandlungen in einer RFL-Wasserlösung undeiner Wärmebehandlungsowie einer Reihe von Einweichbehandlungen in Kautschuklösung undTrocknen unterzogen.
[0048] Dasdie Rückfläche verstärkende Gewebe 47 wirdaus einem Gewebe wie z.B. Gewebe in glatter Bindung bestehend ausKamm- und Schussgarnen gebildet. Um dem die Rückfläche verstärkenden Gewebe 47 einAdhäsionsvermögen zumKeilriemenaufbau 40 zu verleihen, wird das Gewebe 47 vor demFormen einer Reihe von Einweichbehandlungen in RFL-Wasserlösung undeiner Wärmebehandlung sowieeiner Reihe von Beschichtungsbehandlungen ihrer Oberfläche, welchemit dem Keilriemenaufbau 40 in Kontakt kommt, mit Kautschuklösung und Trocknenunterzogen.
[0049] Beidem Keilriemen C mit dem obigen Aufbau werden nicht nur kurze Fasern 44 indie Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 gemischt, sondern eswird auch die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42, welcheein die Riemenscheibe berührenderTeil des Keilriemenaufbaus 40 ist, aus einer Kautschukzusammensetzunggefertigt, in welche Polyolefinharz 45 in Pulver- oderGranulatform dispergiert wird. Daher verringert das an der Riemenoberfläche freiliegendePolyolefinharz 45 den Reibungskoeffizienten an dem Kontaktteil.Da der Kautschukbestandteil der die Kautschuk-Riemenunterbauschicht 42 bildenden Kautschukzusammensetzungferner Ethylen-α-Olefin-Elastomermit einem niedrigen Reibungskoeffizienten ist, weist der KeilriemenC eine wirklich ausgezeichnete Geräuschminderungsleistung undAbriebbeständigkeitauf.
[0050] Zwarwurde in der ersten Ausführungein erfindungsgemäßer reibschlüssiger Kraftübertragungsriemenals Keilrippenriemen B und in der zweiten Ausführung ein flankenoffener KeilriemenC beschrieben, doch ist die Erfindung nicht auf diese Typen beschränkt undkann auch andere Arten, wie z.B. andere Arten von Keilriemen oderFlachriemen, einschließen.
[0051] Zwarwird in der ersten und zweiten Ausführung die den Riemenaufbau 10 bzw. 40 bildende Kautschukzusammensetzungdurch Vernetzen von Ethylen-α-Olefin-Elastomer mit einemorganischen Peroxid erhalten, doch dies ist nicht einschränkend undes kann eine durch Vernetzen von Ethylen-α-Olefin-Elastomer mit Schwefelerhaltene Kautschukzusammensetzung verwendet werden.
[0052] Nachstehendfolgt eine Beschreibung von Testauswertungen von Keilrippenriemen.
[0053] Eswurden die in den folgenden Beispielen 1 bis 10 gezeigte Keilrippenriemenhergestellt. Ihre Struktur wird ebenfalls in 6A und 6B gezeigt.
[0054] AlsBeispiel 1 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in der ersten Ausführunghat und bei dem die Kautschuk-Riemenunterbauschicht aus einer Kautschukzusammensetzunggebildet wird, die durch Verwendung von EPDM (Ethylenanteil: 66%,Dien-Anteil: ENB 4,5%) als zugrundliegender Kautschukbestandteilund Mischen von 100 Masseteilen EPDM mit 75 Masseteilen Ruß (FEF:35 Masseteile, HAF: 40 Masseteile), 14 Masseteilen Paraffinöl als Weichmacher,5 Masseteilen Zinkoxid, 1 Masseteil Stearinsäure, 2,5 Masseteilen Antioxidans,2,5 Massenteilen organisches Peroxid als Vernetzungsmittel und 25Masseteilen kurze Nylonfasern von 1 mm Länge erhalten wurde. Die Adhäsionskautschukschichtwurde ebenfalls aus einer Kautschukzusammensetzung, die EPDM alszugrunde liegenden Kautschukbestandteil enthielt, gebildet.
[0055] AlsBeispiel 2 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in der ersten Ausführunghat, wobei lediglich 5 Masseteile Polyethylenharz (1) mit einermittleren Korngröße von 120 μm und einerrelativen Molekülmassevon 2 Millionen (HI-ZEXTM MILLION 240S,hergestellt von Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, auf 100 Masseteile EPDM gemischt wurden.
[0056] AlsBeispiel 3 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 2 hat, wobei aber der Anteil an Polyethylenharz10 Masseteile beträgt.
[0057] AlsBeispiel 4 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 2 hat, wobei aber der Anteil an Polyethylenharz40 Masseteile beträgt.
[0058] AlsBeispiel 5 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 2 hat, wobei aber der Anteil an Polyethylenharz50 Masseteile beträgt.
[0059] AlsBeispiel 6 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (2) miteiner mittleren Korngröße von 120 μm und einerrelativen Molekülmassevon 500.000 (HI-ZEXTM MILLION 030S, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, gemischt wurde.
[0060] AlsBeispiel 7 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (3) miteiner mittleren Korngröße von 25 μm und einerrelativen Molekülmassevon 2 Millionen (MIPELONTM XM-221U, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, gemischt wurde.
[0061] AlsBeispiel 8 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (4) miteiner mittleren Korngröße von 30 μm und einerrelativen Molekülmassevon 2 Millionen (MIPELONTM XM-220, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, gemischt wurde.
[0062] AlsBeispiel 9 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (5) miteiner mittleren Korngröße von 160 μm und einerrelativen Molekülmassevon 2.400.000 (HI-ZEXTM MILLION 240M, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, gemischt wurde.
[0063] AlsBeispiel 10 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (6) miteiner mittleren Korngröße von 165 μm und einerrelativen Molekülmassevon 5.900.000 (HI-ZEXTM MILLION 630M, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welcheden Unterbaukautschuk bildet, gemischt wurde.
[0064] AlsBeispiel 11 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 1 hat, wobei aber an Stelle eines organischenPeroxids 1,6 Masseteile Schwefel, die als Vernetzungsmittel dienen,und 4 Masseteile Vulkanisationsbeschleuniger in die Kautschukzusammensetzung,welche den Unterbaukautschuk bildet, auf 100 Masseteile EPDM gemischtwurden.
[0065] AlsBeispiel 12 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (7)mit einer relativen Molekülmassevon 5.000 (SANWAX 161-P, hergestellt von Sanyo Chemical Industries,Ltd.) in die Kautschukzusammensetzung, welche den Unterbaukautschukbildet, gemischt wurde.
[0066] AlsBeispiel 13 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, bei welchemdie Kautschuk-Riemenunterbauschichtaus einer Kautschukzusammensetzung gebildet wird, die durch Verwendungvon Chloroprenkautschuk (CR) als zugrunde liegender Kautschukbestandteilund Mischen von 100 Masseteilen CR mit 75 Masseteilen Ruß (FEF:35 Masseteile, HAF: 40 Masseteile), 5 Masseteilen Sebacinsäurederivatals Plastifizierungsmittel, 5 Masseteilen Zinkoxid, 1 MasseteilStearinsäure,2,5 Masseteilen Antioxidans, 4 Masseteilen Magnesiumoxid, 25 Masseteilekurzer Nylonfasern von 1 mm Längeund 100 Masseteilen Polyethylenharz (1) mit einer mittleren Korngröße von 120 μm und einerrelativen Molekülmassevon 2 Millionen (HI-ZEXTM MILLION 240S, hergestelltvon Mitsui Chemicals, Inc.) erhalten wurde. Die Adhäsionskautschukschichtwurde ebenfalls aus einer Kautschukzusammensetzung, die CR als zugrundeliegenden Kautschukbestandteil enthielt, gebildet.
[0067] AlsBeispiel 14 wurde ein Keilrippenriemen hergestellt, der den gleichenAufbau wie in Beispiel 3 hat, wobei aber Polyethylenharz (HI-WAXTM NP105, hergestellt von Mitsui Chemicals,Inc.) in die Kautschukzusammensetzung, welche den Unterbaukautschukbildet, gemischt wurde.
[0068] 5 zeigt die Anordnung einerRiemenlauftestvorrichtung 50 für die Haltbarkeitsauswertung vonKeilrippenriemen B. Diese Riemenlauftestvorrichtung 50 umfasstRippenriemenscheiben 51 und 52 großen Durchmessersmit einem Riemenscheibendurchmesser von 120 mm, die übereinanderangeordnet sind (die obere ist eine Abtriebsriemenscheibe und dieuntere ist eine Antriebsriemenscheibe), und eine Rippenriemenscheibe 53 kleinen Durchmessersmit einem Riemenscheibendurchmesser von 45 mm, die rechts der RippenriemenscheibengroßenDurchmessers und auf einer Höhe zwischenden Rippenriemenscheiben großenDurchmessers angeordnet ist. Die Rippenriemenscheibe 53 kleinenDurchmessers ist so angeordnet, dass sie einen Riemenwickelwinkelvon 90° bildet.
[0069] Mitjedem der Keilrippenriemen B der obigen Beispiele 1 bis 14 wurdeein Riemenlauftest durch Wickeln jedes Riemens um die drei Rippenriemenscheiben 51 bis 53,Ziehen der Rippenriemenscheibe 53 kleinen Durchmesserszur Seite, um sie durch ein festgelegtes Gewicht von 834 N einerLast auszusetzen, und Drehen der unteren Rippenriemenscheibe 52,welche eine Antriebsscheibe ist, bei 4.900 U/min. in einer Atmosphäre von 23°C durchgeführt. Unter diesenBedingungen wurde die Zeit ab Beginn des Laufs bis zum Versagendes Riemens als Biegelebensdauer des Riemens gemessen.
[0070] Für jedender Keilrippenriemen der Beispiele 1 bis 14 wurde die Masse desRiemens nach 100 Stunden Lauf in dem obigen Riemenlauftest gemessenund mit der des gleichen Riemens vor dem Riemenlauftest verglichen,wodurch der Betrag des Abriebverlusts als Volumen berechnet wurde.
[0071] Für jedender Keilrippenriemen der Beispiele 1 bis 14 wurde das Gleitschlupfgeräusch desRiemens nach 300 Stunden Lauf in dem obigen Riemenlauftest gemessen.
[0072] DieTestergebnisse werden in 6A und 6B gezeigt.
[0073] Bezüglich 6A und 6B zeigen die Vergleiche zwischen Beispiel1 und jedem der Beispiele 2 bis 12 und 14, die sich durch das Vorliegenoder Fehlen von Polyolefinharz in der Kautschuk-Unterbauschichtunterscheiden, dass jedes der polyolefinharzhaltigen Beispiele 2bis 12 und 14 einen niedrigeren Schalldruck als Beispiel 1, welcheskein Polyolefinharz enthält,aufweist. Der Grund dafürwird darin vermutet, dass das an der Riemenoberfläche freiliegendePolyolefinharz den Reibungskoeffizienten senkt. Beispiel 13, welchesCR als grundlegenden Kautschukbestandteil enthält, weist trotz der Aufnahmevon Polyolefinharz den höchstenSchalldruck und die größte Abriebverlustmengeauf. Der Grund dafür wirddarin vermutet, dass CR einen sehr hohen Reibungskoeffizienten besitzt.
[0074] Vergleicheder Beispiele 2 bis 5, die einen unterschiedlichen Anteil an Polyethylenharzaufweisen, zeigen, dass der Keilrippenriemen zu einem niedrigerenSchalldruck und einem kleineren Abriebverlust neigt, wenn sein Polyethylenharzanteilerhöht wird.Der Grund dafürwird darin vermutet, dass bei Erhöhen des Polyethylenharzanteilsdie Menge des an der Riemenoberfläche freiliegenden Polyethylenharzesgrößer wirdund daher die Wirkung der Reduzierung des Reibungskoeffizientenverstärktwird. Die Vergleiche zeigen dagegen auch, dass bei Erhöhen desPolyethylenharzanteils die Riemenlebensdauer kürzer wird. Der Grund dafür wird darinvermutet, dass bei Erhöhendes Polyethylenharzanteils der Keilrippenriemenaufbau eine größere Anzahlan Fehlern enthält,die durch das Polyethylenharz entwickelt werden.
[0075] Vergleicheder Beispiele 3, 6 bis 10 und 12, die eine unterschiedliche relativeMolekülmasseund mittlere Korngröße des Polyethylenharzesbesitzen, zeigen, dass Beispiel 12, welches Polyethylenharz miteiner sehr niedrigen relativen Molekülmasse von 5.000 beinhaltet,einen höherenSchalldruck und einen größeren Abriebverlustals die anderen aufweist. Die Vergleiche zeigen ferner, dass Beispiele9 und 10 mit einer hohen relativen Molekülmasse des Polyethylenharzeseinen niedrigeren Schalldruck und einen geringeren Abriebverlust,aber eine kürzereRiemenlebensdauer aufweisen. Daher wird vermutet, dass eine relativeMolekülmassedes Polyethylenharzes von 500.000 oder mehr eine hinreichend große Wirkungder Verringerung des Reibungskoeffizienten an der Riemenoberfläche bietenwürde.Wenn weiterhin auch die Riemenhaltbarkeit berücksichtigt wird, ist es wünschenswert,dass die relative Molekülmassedes Polyethylenharzes nicht zu hoch ist.
[0076] EinVergleich der Beispiele 3 und 11, bei denen unterschiedliche Vernetzungsmittelverwendet werden, zeigt, dass Beispiel 3 unter Verwendung einesorganischen Peroxids als Vernetzungsmittel einen niedrigeren Schalldruckals Beispiel 11, welches Schwefel als Vernetzungsmittel verwendet,aufweist. Daher wird erwogen, dass organische Vernetzungsmittelauf Peroxidbasis gegenüberVernetzungsmittel auf Schwefelbasis bevorzugt sind, um einen Keilrippenriemenmit ausgezeichneter Geräuschminderungsleistungzu erhalten.
[0077] Vergleicheder Beispiele 3, 6 bis 10 und 12 sowie Beispiel 14, die sich inder Art des beigemischten Polyolefinharzes unterscheiden, zeigen,dass die Beispiele 3, 6 bis 10 und 12, bei welchen Polyethylenharzbeigemischt wurde, einen niedrigeren Schalldruck als Beispiel 14,in dem Polypropylenharz beigemischt wurde, haben. Daher wird erwogen,dass als Polyolefinharz bevorzugter Polyethylenharz und nicht Polypropylenharzverwendet wird, um einen Keilrippenriemen mit ausgezeichneter Geräuschminderungsleistungzu erhalten.
[0078] Inden Beispielen 3 und 6 bis 10 liegt die mittlere Korngröße von Polyethylenharzinnerhalb des Bereichs von 25 μmbis 165 μm.In diesem Bereich lässtsich jedoch der Einfluss der Korngrößen auf die Riemeneigenschaftennicht erkennen. Wenn mit anderen Worten die mittlere Korngröße des Polyethylenharzesmindestens 25 μmoder mehr beträgt,kann die Wirkung der Verringerung des Reibungskoeffizienten an derRiemenoberflächeerzielt werden.
[0079] DasVorstehende offenbart und beschreibt lediglich veranschaulichendeAusführungender vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird mühelos anhand dieser Erläuterungenund der Begleitzeichnungen und Ansprüche erkennen, dass verschiedene Änderungen,Abwandlungen und Abweichungen daran vorgenommen werden können, ohnevom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
权利要求:
Claims (7)
[1] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemenfür die Übertragungvon Kraft, dessen Riemenaufbau um eine Riemenscheibe gewickelt wirdund diese berührt, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein die Riemenscheibe berührenderTeil des Riemenaufbaus aus einer Kautschukzusammensetzung gebildetwird, in welcher Polyolefinharz in Pulver- oder Granulatform inEthylen-α-Olefin-Elastomerenthalten ist.
[2] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemen nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz einPolyethylenharz mit einer relativen Molekülmasse von 500.000 oder mehrist.
[3] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemen nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz einenAnteil von über5, aber unter 50 Masseteilen auf 100 Masseteile einer den Riemenaufbaubildenden Kautschukzusammensetzung hat.
[4] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemen nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefinharz eineKorngröße von über 25 μm aufweist.
[5] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemen nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ethylen-α-Olefin-Elastomerin der Kautschukzusammensetzung, welche mindestens den die RiemenscheibeberührendenTeil des Riemenaufbaus bildet, mit einem organischen Peroxid vernetztwird.
[6] ReibschlüssigerKraftübertragungsriemen nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenaufbau ein Keilrippenriemenaufbauist.
[7] Riemenantriebsvorrichtung, welche umfasst: – mehrereRiemenscheiben und – einenreibschlüssigenKraftübertragungsriemen, dessenRiemenaufbau um mindestens eine der mehreren Riemenscheiben gewickeltist und diese berührt, dadurchgekennzeichnet, dass mindestens ein die Riemenscheibe berührenderTeil des Riemenaufbaus des reibschlüssigen Kraftübertragungsriemens auseiner Kautschukzusammensetzung gebildet wird, in welcher in demEthylen-α-Olefin-Elastomer Polyolefinharzin Pulver- oderGranulatform enthalten ist.
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同族专利:
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
2011-04-14| 8110| Request for examination paragraph 44|
2015-02-25| R016| Response to examination communication|
2015-09-18| R018| Grant decision by examination section/examining division|
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申请号 | 申请日 | 专利标题
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