制造传动带/带筒的方法 及根据该方法制造的传动带/带筒 【技术领域】
本发明涉及传动带/带筒，更具体地说，涉及一种其上具有a)多个棱、b)多个齿中至少之一的传动带/带筒。本发明还涉及制造这种传动带/带筒的方法。
背景技术
已知的传动带的制造方法是将具有至少一个沿带长度方向延伸的嵌入抗拉件的缓冲橡胶层层压在具有沿长度方向延伸的棱的压缩橡胶层上，该棱嵌有横向延伸的短加强纤维。通常，要制造这种通过把具有内嵌承载件的缓冲橡胶层层压到压缩橡胶层上制成的连续带筒放置在硬化设备中。带筒表面形成有棱，在硬化过程中带筒表面处于平坦状态。硬化过程完成时，对压缩橡胶层进行打磨以形成棱。带筒被切割以产生具有一定宽度的带。
采用这种工艺，打磨过程中去除的材料成为废料，这些废料必须收集起来妥善处理。为了解决这一问题，开发了各种不同的不需打磨就能形成棱的工艺。
在公开文献JP-UM-B-27946/1982披露的工艺中，未硬化的具有按照上述方式连接地压缩橡胶层和嵌入至少一个承载件的缓冲橡胶层的带筒插入一个圆柱形金属模具组件。压缩层与外部的径向面向内且表面上形成有棱槽的模型表面相对。通过沿径向将压缩橡胶层向外挤压在有棱的模型表面，使带筒形中成棱。
另一个制造带的工艺在公开文献JP-A-40087/1978以及JP-A-25948/1983中披露。在这些公开文献中，所公开的未硬化的带筒具有未成形的压缩橡胶层，其层压在至少嵌有一个承载件的缓冲橡胶层外侧。未硬化的带筒装配在可沿径向膨胀的内模具上。内模具连同装配到其上的未硬化带筒放入具有径向面向内的外模具组件内，径向面向内的表面形成有棱槽。借助内模具直径的扩大，通过将压缩橡胶层径向向外推压与有沟槽的外模具表面形状一致，从而形成棱。
公开文献JP-A-86236/1998披露的制造工艺是将按照上段公开的方法形成的棱的暴露部分采用打磨的方法去除，从而露出嵌入压缩层的纤维。
公开号2708717的日本专利所披露的工艺是通过在长度方向上挤压压缩橡胶层而在压缩橡胶中形成环形棱。带有制成的棱的压缩橡胶层层压在其中嵌有承载索的缓冲橡胶层上。然后将未硬化的带筒放入模具进行硬化。
在那些如JP-A-53-40087的系统中，通过将未硬化的带筒沿径向压到具有棱槽的模具表面上形成棱，在这一过程中，缓冲橡胶层在径向上同样会产生变形。但是由于承载件嵌入缓冲橡胶层，承载件也同样会发生变形。会发生张力扰动，例如沿径向的波动、节距变化等。
日本专利公开文献2708717中的工艺中也存在一些潜在的缺陷。由于在长度方向上通过挤压过程形成棱，压缩层中的橡胶可能不能以一致的密度填充模具，从而就不能一致地制造出具有均匀组成的精确棱形。也就是说，压缩层中的橡胶流动可能不一致，特别是在带筒以及棱的长度的横向方向上不一致。
【发明内容】
本发明一方面提出一种制造传动带/带筒的方法，该传动带/带筒包括一个围绕一轴延伸的连续长度的带体，一个内侧，一个径向与内侧间隔开的外侧，以及在传动带/带筒内外侧之一上形成的至少是a)多个沿长度方向的棱、b)多个沿长度方向间隔开的齿之一。该方法包括的步骤有：使具有压缩橡胶层的带/带筒的第一部分成形；向带/带筒第一部分施加径向力，将带/带筒第一部分压在模型表面上，从而至少在带/带筒第一部分上形成多个棱、多个齿至少之一；形成具有至少一部分缓冲橡胶层以及承载件的带/带筒第二部分；以及在带/带筒第一部分上形成多个棱、多个齿至少之一后，将带/带筒第一、第二部分相互连接。
径向施加作用力的步骤包括沿径向向外方向对带/带筒第一部分施加作用力。
将带/带筒的第一、第二部分连接的步骤包括在带/带筒第二部分上施加径向向外的作用力，使带/带筒第一、第二部分层压在一起。
形成带/带筒第一部分的步骤包括在压缩橡胶层中设置一些具有一定长度的短纤维，使短纤维长度取向成基本沿轴向延伸。
形成带/带筒第一部分的步骤可以包括使缓冲橡胶层的第二部分与压缩橡胶层连接。
连接缓冲橡胶层第二部分的步骤包括在压缩橡胶层上的径向内侧位置，连接缓冲橡胶层第二部分；形成带/带筒第二部分的步骤包括在缓冲橡胶层至少一部分的径向外侧位置，连接承载件。
形成多个棱、多个齿至少之一的步骤包括在对着第一模具模型面上形成多个棱、多个齿至少之一。形成带/带筒第二部分的步骤可以包括靠着第二模具组件形成带/带筒第二部分。连接带/带筒第一、第二部分的步骤又包括用嵌套的第一、第二模具将带/带筒第一、第二部分连接。
形成带/带筒第二部分的步骤包括用与第一模具组件分开的第二模具组件形成带/带筒第二部分。
靠着第一模具形成多个棱、多个齿至少之一的步骤包括用彼此嵌套的第一、第二模具组件形成多个棱、多个齿至少之一。
形成多个棱、多个齿至少之一的步骤包括在第一、第二模具组件之间设置带有囊体的囊装置，并改变囊体的位置从而使囊体对带/带筒第一部分施加径向向外的作用力的步骤。
对带/带筒第一部分施加径向作用力的步骤包括产生低压区，从而通过模型面形成吸力，进而迫使带/带筒第一部分压在模型面上。
设置囊装置的步骤可以包括在第二模具组件上设置囊装置。
改变囊体位置的步骤可以包括在压力作用下向囊体导入流体。
该方法还包括当径向力施加在带/带筒第一部分上时，对模型表面加热，以便于形成多个棱、多个齿至少之一。
该方法还包括切割带/带筒从而制造出具有预定宽度的传动带的步骤。
形成带/带筒第二部分的步骤包括将全部缓冲橡胶层作为带/带筒第二部分的一部分。
本发明进一步包括根据上述方法制造的传动带。
本发明涉及一种传动带，包括具有一定长度的环形带体、内侧、外侧以及横向间隔的侧面。环形带体具有一个压缩橡胶层、一个缓冲橡胶层以及嵌入缓冲橡胶层内的至少一个承载件。环形带体还具有至少是a)至少一个沿长度方向延伸的棱、b)多个以沿长度方向的间隔分隔开的齿之一。至少一个棱、多个齿中至少之一内的橡胶在至少一个棱、多个齿中至少一个的成形期间具有流动状态。且至少一部分缓冲橡胶层不受至少一个棱、多个齿中至少一个的成形期间诱发的流动状态的影响。至少一个承载件的延展率小于或等于1.5％。
另一方面，至少一个承载件的延展率小于或等于1.2％。
分别具有一定长度的多个短纤维嵌入压缩橡胶层，且多个纤维的长度方向大致与带体的长度方向垂直。
多个短纤维可以嵌入压缩橡胶层内。
另外，流动状态由成形期间在带体内外侧之间沿一定方向施加的压力引起。
一部分缓冲橡胶层受到形成至少一个棱、多个齿中至少之一的成形期间诱发的流动状态的影响。
【附图说明】
图1是根据本发明的方法制造的具有在同一方向上延伸的多个棱的传动带的局部截面透视图；
图2是可以制造本发明中传动带的模具组件的局部截面视图，该模具组件包括配合的第一、第二模具组件，其中第一、第二模具组件彼此嵌套；
图3是图2中第一模具以及相对第一模具组件设置在操作位置的第一带筒部分的局部截面视图；
图4是与图3相对应，表示图2中所示的第二模具组件放入第一模具组件中，且带筒第一部分被压靠在第一模具组件模型面上以在其上形成棱；
图5表示图4中的带筒第一部分基本完全靠着第一模具组件的模型表面形成；
图6是带有带筒第二部分的第二模具组件的局部截面图；
图7与图5相应，其中第二模具组件上带有带筒第二部分；
图8与图7相应，其中带筒第二部分被压靠在带筒第一部分上并层压在带筒第一部分上。
图9是根据本发明制造的另一种具有纵向间隔开的齿的传动带的局部截面透视图；
图10是制造图9中所示传动带的模具组件的改进形式的示意图；
图11是根据本发明制造的另一种V形传动带的局部截面图。
【具体实施方式】
图1中，根据本发明制造的V形棱传动带以标号10表示。传动带10具有带体12，带体12具有内侧14和外侧16。带体的长度方向由双箭头L表示，横向范围处于侧表面18、20之间。带体12具有层压在压缩橡胶层24上的缓冲橡胶层22。沿带体12长度方向延伸的承载索26，嵌入缓冲橡胶层22。压缩橡胶层24内形成多个沿长度方向延伸横向间隔开的棱28。棱28的数量在本实施例中表示为三个，可以少于三个，也可以多于三个。
图1中，传动带10由作为一整体的带筒30来表示，从带筒30上可以分出多个结构相同的带10。带筒30形成为具有围绕轴32延伸的连续长度。可以选择将帆布层34设置在缓冲橡胶层22的外表面36上。短加强纤维38嵌入压缩橡胶层24。纤维38具有一定长度，其基本与带体12的长度L方向垂直，从而大致沿着轴32排列。通过发明的工艺，棱28中的橡胶具有被诱导的流动状态，使纤维38在不同程度上与棱28的轮廓一致，如图1所示。
压缩橡胶层24内的橡胶可以是氯丁橡胶、乙烯丙烯橡胶、氢化腈橡胶等。纤维38的长度为1-10mm量级，可以是聚酯、尼龙、芳族聚酰胺等。纤维38添加的量可以占压缩橡胶层24中橡胶重量份额的百分之十到四十。
承载件26呈索的形式，嵌入缓冲橡胶层22，从而使缓冲橡胶层22的第一部分40压缩在承载索26与压缩橡胶层24之间，缓冲橡胶层22的第二部分42可压缩地插入承载索26与帆布层34之间。承载索26可以由聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维等制成。这些材料中聚酯纤维是优选的，因为它没有尼龙纤维那样强的伸缩性，又比芳族聚酸胺纤维容易拉伸。
在图2中，模具组件46可用于制造本发明图1中的带筒30/带10。下面说明能够切割成多个单独的带10的带筒30的成形。因此可以理解，利用本发明可以相同方式制造出单个传动带10。
模具组件46包括第一模具48和第二模具50，一个模具配合在另一个模具内，使得第二模具组件50处于第一模具组件48内。模具组件46具有一个中心轴52。第一、第二模具48、50具有圆柱形结构，两个模具的中心轴彼此以及与模具组件46的中心轴52重合。模具组件48、50可以构造成通过轴向运动彼此分开。如图2所示，第二模具组件50可以按照箭头53所指方向，沿轴向向上抽出，与第一模具组件48完全分开。
第一模具组件48具有径向向内的模型表面54，其具有设计成与棱28和/或齿56的所需端部构造(如图9中的传动带58所示，将在后面具体说明)互补的形状。模型表面54具有在其内形成的凹槽60，凹槽60与传动带10上的棱28对应的间隔/节距。
第一模具组件48具有通过凹槽60底部66处的基部64连接的第一集管62。具体地说，较小直径的径向支管67通过每个凹槽60的基部64与第一集管62上的主腔相连。主腔68与吸/压源70连接。
第二腔7设置在腔682径向外侧，与腔68类似，为围绕中心轴52的环形。第二腔72具有入口74和出口76，它们用来有选择地使来自热流体供应器78的热流体，如蒸汽，或来自冷流体供应器80的冷流体，如水，通过腔72进行循环，从而与第一模具组件48的主体82进行热交换。
由于第一模具组件48呈环形以容纳第二模具50，第二模具50可以是环形或圆柱形。第二模具组件50有围绕第二模具组件50的主体92且与主体92连接的具有囊体90的囊装置88。具体而言，囊体90的轴端94、96固定到主体92，轴端之间的区域98可以从径向面向外的表面100有选择地沿径向向外变形，区域98通常齐平地与表面100靠接。
第二模具50具有集管102，该集管102具有通过穿过表面100的径向支管106、108与径向向内的囊体表面110连通的具有主腔104。供应支路112使腔104与吸/压源114连通。吸/压源114可以有选择地使如空气等流体在压力下，通过供应支路112以及腔104进入支路106、108。另一方面，气源114可以产生低压，从而在供应支路112、主腔104以及支路106、108内依次产生吸力。通过导入压力流体，囊体区域98被迫沿径向向外扩充。通过产生吸力，囊体90相对表面100沿径向向内收回。
现在依次对照图3-8对根据本发明利用图2所示的模具组件46制造传动带的方法进行说明。图3中，形成带筒第一部分116并将其沿轴向导入操作位置，此时，第一模具组件48与第二模具组件50分离。带筒第一部分116包括其中嵌有纤维38(图3中未示)的压缩橡胶层24。带筒第一部分116还包括层压在压缩橡胶层24沿径向面向内的表面上的第一缓冲橡胶层部分40。带筒第一部分116可以通过压延成型工艺将第一缓冲层部分40层压到限定压缩橡胶层22的片材上。这一片材可以挤压成形，从而使纤维38相对轴52基本沿着轴向。随着片材被切成预定长度，其端部可以连接起来，制作成连续形状的带筒30。带筒第一部分116的外表面120的半径R略小于凹槽60的基部64的半径R1。
由于确定模型表面54的棱122凸出的半径R2比半径R小，呈筒形的带筒第一部分116必须通过在多个圆周位置上形成皱褶的方式变形，从而减小其有效直径，允许带筒第一部分116沿箭头124的方向沿轴向滑入图3所示的操作位置。在起始操作位置，第一带筒116由棱122的自由端支撑。
从这一状态开始，采用传统膨胀装置126，带筒第一部分116可被沿径向被向外压向模型表面54，从而使带筒第一部分116如图4所示，部分变形进入凹槽60内。这样就为插入如图4所示的第二模具组件在径向提供了足够的空间。这里，通过源70在第一集管62内产生吸力，从而使压缩层24内的橡胶被沿径向向外拽入凹槽60。其后，来自热流体供应器78的压力蒸汽通过腔70循环，促进压缩橡胶层24形成于凹槽60中。
如图5所示，囊体90通过将来自吸/压源114的压缩空气导入集管102沿径向向外膨胀。这样如图5所示，囊体90沿径向向外变形，从而将压缩橡胶层24沿径向向外压到模型表面54上。变形力实际上直接作用在缓冲橡胶层22的第一部分40上。压缩橡胶层24的变形由以下几个因素共同促成：a)第一模具组件48的主体82受加热；b)在凹槽60基部产生的吸力；c)施加到囊体90的沿径向向外的作用力。因此，压缩橡胶层24内的橡胶流入凹槽60各处，从而使压缩橡胶层24内的橡胶与凹槽60的形状保持高度精确的一致性。
受热的第一模具48的主体82提高了压缩层24内橡胶的可塑性。然而，加热不要造成橡胶发生硬化。为了控制条件，加热温度最好控制在60℃到100℃范围内，加热时间控制在30秒到4分钟。
如图6所示，设置带筒第二部分128，包括帆布层34、压缩橡胶层22的第二部分42以及一系列径向设置的承载件/索26。集管102中通过吸/压源114产生吸力，随着囊体90的缩回，带筒第二部分128可以直接设置在囊体90的表面100上。承载件/索26可以螺旋形缠绕在下面的缓冲橡胶层部分42和帆布层34上。
图7中具有处于图5状态的带筒第一部分116以及如图6所示在第二模具组件50上形成的带筒第二部分128，第二模具组件50可以按照箭头130所指的方向，被沿轴向向下引导，进入与第一模具48相对的操作位置。承载件/索26与缓冲橡胶层24的第一部分40之间保持微小的径向间隙R3。理想状态下，R3要足够第二模具50沿轴向移入与第一模具48相对的操作位置时，不受约束，但间隙又最好足够小，从而使带筒第二部分128只需要很小的径向移动就可以使带筒第二部分128与带筒第一部分116连在一起。
通过吸/压源114向集管102导入压缩空气，囊体区域98沿径向向外膨胀，从而使带筒第二部分128被迫同样沿径向向外与带筒第一部分116连成一体，如图8所示。这样，承载件/索26受到朝向第一缓冲橡胶层部分40的表面130的径向向内的载荷。随着压力增加，承载件/索26被迫嵌入缓冲橡胶层22的第一、第二部分40、42，并被其所包围。这时，在适当条件下将压力蒸汽从热流体供应器78导入第二腔72，从而使模具组件46以及带筒116、128处于图8所示状态时，将压缩橡胶层24与缓冲橡胶层72硬化。
由于第二缓冲橡胶层部分42只需要在径向有很小的变形，承载件/索26的方向以及布置基本保持不变。前述的以流动状态导入压缩橡胶层24的仅限于第一缓冲橡胶层部分40。因此，第一缓冲橡胶层部分40的流动状态不适于第二缓冲橡胶层部分42。
另外，通过使R3的尺寸最小，承载件/索26的延展率同样也要被限制在相对较小的数值上。采用本发明的工艺，有可能将承载件/索26的延展率控制在3％或更低。具体而言，延展率保持在不大于1.5％，更具体的说是不大于1.2％或不大于1.0％。因此，承载件/索26不会明显伸长，同时，承载件/索26的径向布置以及侧向节距能够得到有效保持。
一旦模具组件46以及带筒30在图8所示状态下完成硬化过程，第一、第二模具48、50就通过来自流体供应器80的循环冷水流过腔体72与第一模具48的主体82进行热交换来冷却。其后，借助吸/压源114在集管102内产生一个低压区，使囊体90径向收缩，进而从硬化后的带筒30上脱落。
带筒30可以借助将来自吸/压源70的压缩空气导入主腔68与模型表面54脱开。接着，第二模具组件50借助相对轴向移动可以与第一模具48轴向分开，从而释放硬化后的带筒30。硬化后的带筒30从第一模具组件中抽出。分开的硬化后的带筒30可以利用图1所示切割机132切割成所需长度，并向内侧翻以完成带10的制造。
再次参考图1，如前所述，纤维38的长度在带边18、20之间基本沿横向延伸。橡胶具有与棱28一致的诱发的流动状态。纤维38的流动状态以及方向表示内嵌有纤维38的橡胶的流动状态。成形期间，由径向向外的作用力引起的流动状态也作用到缓冲橡胶层24的第一部分40上，同样的状态不会作用到缓冲橡胶层22的第二部分42上。
纤维38随着其所嵌入的层24中的橡胶流动有利于纤维38的分布。
再有，由于棱28成形时，凹槽60内产生吸力，第一模具48受热，棱28可以一致地成形，精确地形成所期望的预定表面粗糙度。
由于纤维38随着其所嵌入的橡胶流动，纤维38的流动方式为逐渐暴露在棱侧表面134、136以及内侧面138上。暴露的纤维38有助于抑制带10与配合的滑轮表面接合时产生噪音。根据本发明，降噪音能力通过纤维38直接暴露以及直接与暴露的表面相邻而得到加强。
由于采用同样的模具组件50沿径向将带筒第一部分116压在模型表面54上，将带筒第二部分128压在带筒第一部分116上，因此可以精确地制造出一致的缓冲橡胶层22上第一、第二部分40、42的层叠结构。即使缓冲橡胶层22的第一、第二部分40、42分别形成，它们也可以采用相同的材料制作，从而实现两个部分的有效结合。
上面已经对带的许多样式以及制造方法进行了说明。作为一个例子，纤维38不需要设置在压缩橡胶层24内。有关对承载件/索26的有限延展及变形进行限制的优点，无论是否存在纤维38都可以实现。
可以选择固体润滑剂代替纤维38。有代表性的润滑剂的例子可以是六方晶形石墨或片状石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯等。较适合的量为每100phr橡胶中的含量为10到100phr。优选的量为10到60phr。
也可以使带筒第一部分116只包括压缩橡胶层104，而不包括缓冲橡胶层22。因而引起的流动状态只影响压缩橡胶层24，这样整个缓冲橡胶层22与引起流动状态的对压缩橡胶层24的分开。材料要选择成能够通过加热、加压过程有效地在压缩橡胶层24与缓冲橡胶层22之间实现硬化结合。
带筒第一部分116可以设置在第二模具组件50的囊体90上。第二模具组件50插入第一模具组件48内。接着，囊体90沿径向向外膨胀，完成本发明的工艺过程。
带筒30硬化并且单独的带10形成后，可以对暴露的带表面134、136、138进行打磨，从而更大程度的暴露出纤维38。
如前所述，帆布层34可以选用，也可以不用。
还有，当不采用径向向外膨胀的囊体90时，可以采用其它结构对带筒部分116、128沿径向施加作用力。例如，可膨胀/压缩的橡胶套或本领域熟知的其它机械机构可用来执行相同功能。
按照前面的说明，本发明的方法可以用来制造如图9中附图标记58所指的具有齿56的传动带。具体地说，带58是具有一定长度的带体142，在双箭头L1所指方向上延伸。带体142具有内侧144、外侧146以及在横向上间隔开的侧表面150、152。缓冲橡胶层153与压缩橡胶层156的外表面154以及张力橡胶层160的内表面158结合。承载件/索162嵌入缓冲橡胶层152。
齿56设置在压缩橡胶层156上，沿带长度方向L1具有固定间隔。凹槽164形成于相邻的齿56之间。帆布层156、168可以分别层压在带体142的外表面170和内表面172上。
图10给出了以46’示意性示出的改进的模具组件，该系统包括相应的第一模具组件48’和第二模具组件50’。第一、第二模具组件48’、50’其它方面的功能与前述的模具组件48、50相同。结合图9，在图10中示出，带筒第一部分116’与前述带筒116相应，包括帆布层168、压缩橡胶层156以及缓冲橡胶层152的第一内侧部174。相应的带筒第二部分128’包括帆布层166、张力橡胶层160以及缓冲橡胶层152的第二外侧部176。带58其它方面的制造采样前述工艺。
如图11所示，本发明还试图采用上述方法制造如图11中标号180所示的传动带。传动带180包括具有如双箭头L2所表示的长度的带体182。带体182具有内侧184、外侧186以及横向间隔开的侧面188、190。带体182包括压缩橡胶层192以及缓冲橡胶层194。承载件/索196嵌入缓冲橡胶层194。帆布层198设置在缓冲橡胶层194的外表面上。
传动带180具有与图1所示传动带10相同的组成部分。制造传动带180的方法与上述制造传动带10的方法相应。
希望通过上面公开的各具体实施例，图示说明本发明所包含的较宽范围。