CN120813788A - 多层增强带 - Google Patents

Abstract

描述一种多层增强工业带，所述带通常包含嵌入于所述带的主体部分内的多根帘线和在所述多根帘线与所述带的接触表面之间嵌入于所述带的主体部分内的增强织物层。在一些实施例中，所述帘线的取向与所述带的行进方向略微偏离平行状态，而织造的增强织物层的第一纤维或第二纤维要么平行于所述带的行进方向排列，要么相对于所述带的行进方向成一定角度排列。当所述增强织物层的第一或第二纤维相对于所述行进方向成一定角度定向时，所述角度可以与所述帘线相对于所述行进方向的角度呈相反方向。

Description

多层增强带

技术领域

本申请涉及工业带，更具体地，涉及多层增强工业带。本文中所述的多层增强带可以包含嵌入其中的织造增强织物层和多根帘线，其中织造增强织物层和帘线的取向有意不对准，以提供包含抗带跑偏在内的各种改进。

背景技术

参考图1，示出工业带100的先前已知的配置，带100通常包含多根增强帘线110，所述多根增强帘线110嵌入于带100的主体部分120内并且在大致平行于带100的行进方向(带的行进方向由标记为101的箭头101指示)的方向上延伸。如本领域中众所周知的，带100可以进一步包含在带100的背表面上的背衬层140。

图1中所示的带进一步包含形成于带100的接触表面侧中的表面特征，其中图1中所示的表面特征为齿130，所述齿130大致垂直于行进方向101定向并且沿着带100的整个长度延伸。虽然图1中所示的带100因此可以被认为是齿形带，但是应当理解，图1中所示的一般的带主体配置也可以被用于任何其它类型的带，包含在带的接触表面上具有不同的表面特征的带。例如，表面特征可以替代地为通常大致平行于行进方向101定向的一个或多个肋。带的接触表面也可以为平面的(亦即，不包含表面特征)。通常可以使用图1中所示的带主体配置的其它带类型包含V形带、微型V形带、正时带、同步带、摩擦带等。

现在参考图1A，提供图1中所示的带100的简化的顶视图。为了简单起见，图1A仅示出单根帘线110，但是应当理解的是，带100可以包含横跨带100的整个宽度的多根帘线100。图1A示出的是，一般来说，嵌入于带100的带主体部分120内的帘线110的取向不完全平行于带100的行进方向101。因此，前面段落中所使用的短语“大致平行”意在表示接近平行，而不是实际上平行。

关于嵌入于带100的主体部分120内的帘线110的取向或排列，帘线110通常相对于行进方向101以角度A定向。角度A可以被称为螺旋角、行走角(walk angle)和/或排列角(rack angle)。这通常是由于在带的制造过程中帘线围绕带的主体部分材料缠绕的方式所致。角度A的具体值通常不受限制，但是角度A通常不会过大。在一些实施例中，角度A在大于0°到5°的范围内，但是所述范围的更大的上限(比如10°、15°、20°或25°)也是可能的。帘线在与带100的行进方向大致平行但是不完全平行的方向上的取向可能导致关于带100的性能问题。

在一个特定示例中，与所述带的行进方向略微偏离平行状态的帘线可能导致带在使用期间向侧面跑偏，而不是仅沿行进方向行进。在一些特定的应用(例如，比如电动自行车的个人移动工具)中，车辆的框架是挠性的，从而导致链轮在侧向方向上移动，这导致更多的力被施加至带的侧面。尽管框架的挠性通常是瞬时的(意味着框架可以快速返回至其正常的非弯曲状态，从而使得带的跑偏相对应地短暂)，但是这可能导致关于施加至带的载荷的问题。

无论帘线取向如何，当施加高载荷时，帘线还通常会在带中产生薄弱点。该薄弱点源于帘线所提供的表面区域相对较小，所述表面区域作为带的复合材料与帘线之间的粘附区域。当施加高载荷时，带可能在帘线与复合材料之间的界面处撕裂，从而导致带失效。

此外，当帘线用作提高带的强度和载荷承载能力的主要手段时，帘线的材料可能是带的昂贵的方面。因此，带中的帘线的存在可能使带的整体成本上升。

为了应对增强帘线的偏轴载荷，应用可能需要额外的帘线。此外，可能需要使用制造成本较高的高性能材料系统。

至少由于这些原因，需要一种不会出现上述问题的改进的工业带。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式介绍将在下面在详细描述中进一步描述的一些概念的选择。本概述和前述背景技术不旨在标识所要求保护的主题的关键方面或必要方面。此外，该概述不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一些实施例中，公开一种多层增强带，所述多层增强带通常包含从多层增强带的背表面延伸至接触表面的主体部分；嵌入于主体部分内的多根帘线，所述多根帘线中的每根帘线具有大致平行于带的行进方向定向的纵向轴线；以及在多根帘线与带的接触表面之间嵌入于主体部分内的增强织物层。增强织物层可以为第一纤维和第二纤维的织造物的形式，第一纤维大致垂直于第二纤维。主体部分内的增强织物层的取向使得第一纤维和第二纤维都不平行于多根帘线的纵向轴线排列。

在考虑本文中的详细描述和附图之后，本文中所描述的技术的这些和其它方面将变得显而易见。然而，应当理解的是，所要求保护的主题的范围应当由所发布的权利要求来确定，而不是由给定的主题是否解决背景技术中所提到的任何或所有问题或者是否包含发明内容中所列举的任何特征或方面来确定。

附图说明

参考以下附图描述所公开的技术的非限制性和非穷尽性实施例，包含优选实施例，其中，除非另外说明，否则在各个视图中，类似的附图标记指示类似的部件。

图1为齿形带的一部分的立体图，其示出带在纵向方向和横向方向上的截面图。

图1A为图1中所示的齿形带的简化的顶视示意图。

图2为齿形带的一部分的立体图，其示出带在纵向方向和横向方向上的截面图，齿形带根据本文中所述的各种实施例配置。

图2A为图2中所示的齿形带的简化的侧视示意图。

图3A为根据本文中所述的各种实施例配置的多层增强带的简化的顶视示意图。

图3B为根据本文中所述的各种实施例配置的多层增强带的简化的顶视示意图。

具体实施方式

下面参考附图对实施例进行更全面地描述，所述附图构成实施例的一部分并且通过示例说明的方式示出具体的示例性实施例。充分详细地公开了这些实施例，以使本领域技术人员能够实践本发明。然而，实施例可以以许多不同的形式实施，并且不应当被解释为限于这里所阐述的实施例。因此，以下详细描述不应当被视为限制性的。

关于图2，具有与图1中所示的带100相似的配置的带200通常包含大致平行于行进方向101排列的多根帘线110，其中嵌入有多根帘线110的主体部分120，形成于带200的接触表面中的可选的表面特征130，以及位于带200的背表面上的背衬层140。图2中所示的带200进一步包含增强织物层210，所述增强织物层210也嵌入于带200的主体部分120内并且位于多根帘线110与带200的接触表面之间。在图2中所示的特定的带配置(其中带200包含齿130)的情况下，增强织物层210位于多根帘线110与表面特征/齿130之间。

在一些实施例中，织物层210具有包括第一纤维和第二纤维的织造物的一般织造构造，第一纤维大致垂直于第二纤维排列。织物层可以包含多层这种织造构造，以产生更坚固和更厚的织物层210。织物层210的具体材料通常不受限制。在一些实施例中，织物层210的材料为互锁纱线捻度(ITY)织物。用于织物层210的其它合适的材料包含但不限于聚酯、聚芳酰胺、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、陶瓷纤维、碳纤维和金属纤维。

在图2中，织物层210被显示为与多根帘线110的层间隔一定距离。在这样的实施例中，用于带200的主体部分120的材料位于织物层210与多根帘线110之间。在其它实施例中，织物层210可以直接定位于多根帘线110上或抵靠多根帘线110定位，以使得在多根帘线110与织物层210之间存在直接接触。在任一实施例中，织物层210的织造性质在织物层210内提供空隙空间。在一些实施例中，主体部分120的材料可以通过在带200的制造过程中流动通过这些间隙空间而延伸穿过织物层210。在织物层210靠近或直接抵靠多根帘线110的一些实施例中，织物层210有效地用于增加多根帘线110的表面积，因此在主体部分120的材料穿过织物层210朝向多根帘线110延伸时，可以改善多根帘线110与带200的主体部分120的材料之间的粘附。在由于这些特征而改善粘附的实施例中，这可以改善带200的整体载荷承载能力。

通常增强织物层210的尺寸被选择成使得增强织物层210延伸跨过带200的全部或几乎全部的宽度，并且使得织物层210延伸带200的整个长度。织物层210的厚度通常不受限制，但是在一些实施例中，织物层210的厚度通常在约0.3至约2.8毫米的范围内。

参考图3A和3B，示出本文中所描述的各种实施例中所使用的不同的织物层取向。在图3A中，为了简单起见，示出单根帘线110，但是应当理解，在典型的配置中，多根帘线110将横跨带300的宽度。图3A还示出帘线110大致平行于行进方向101，亦即不平行于行进方向101，而是与行进方向101形成在大于0°且小于等于例如约5°的范围内的角度。图3A进一步示出位于多根帘线110与带300的接触表面之间的织物层310。再次为了简单起见，仅示出织物层310的一部分。在典型的配置中，织物层310与带300的宽度和长度尺寸同延，以使得织物层310一直延伸至带310的侧面并且延伸带300的整个长度。

如前所述，织物层310包含第一纤维310a和第二纤维310b，所述第一纤维310a和第二纤维310b织造在一起以形成织物材料的织造物。第一纤维310a通常垂直于第二纤维310b定向。在图3A中所示的实施例中，织物层310在带300内被定向成使得第一纤维310a平行于行进方向101排列。值得注意的是，织物层310被定向成使得第一纤维310a不平行于帘线110。如在本公开的其它地方更详细地讨论的，织物层310的不平行于帘线110的纤维有助于抵抗可能由帘线110相对于行进方向101的角度所引起的侧向力。

在图3B中，示出一种替代的配置，其中织物层310在带内被定向成使得第一纤维310a既不平行于行进方向101也不平行于帘线110。相反，在该配置中，形成于第一纤维310a与行进方向101之间的角度(在图3B中被标记为角度B)相对于形成于行进方向101与帘线110之间的角度而言小于0°。换句话说，当帘线110从行进方向101沿顺时针方向成角度时，第一纤维310a从行进方向101沿逆时针方向成角度。换句话说，当沿共同方向(例如，顺时针)从行进方向101测量所有角度时，第一纤维的角度在例如大于340°且小于360°的范围内。在一些实施例中，角度B在大于等于约-5°且小于0°的范围内，但是所述范围可以扩展至例如-10°、-15°、-20°、-25°等。不管织物层310的第一纤维310a在与形成于帘线110与行进方向之间的角度相反的方向上远离行进方向101定向的特定角度如何，其效果与前面关于图3A中所示的实施例所描述的效果相似。也就是说，织物层310的第一纤维310a的取向有助于抵消或抵销可能由带300内的帘线110相对于行进方向101的角度引起的侧向力。

返回参考图2A，带200的主体部分120的材料一般不受限制，并且可以包含适合作为工业带中的复合材料的任何已知材料。在一些实施例中，主体部分120的材料为聚氨酯。可以将单一类型的聚氨酯用于整个主体部分120，亦即用于背表面与帘线110之间的区域、帘线110与增强织物层210之间的区域以及从织物层210至带200的接触表面的区域。在接触表面包含表面特征(比如图2A中所示的齿130)的实施例中，也可以将单一聚氨酯用于表面特征。在其它实施例中，将两种或多种材料(例如，两种或多种不同类型的聚氨酯)用于主体120的不同部分。例如，带200的背表面与帘线110之间的区域(在图2A中标记为120a)可以由第一复合材料制成，比如具有第一模量的第一聚氨酯。帘线110与织物层210之间的区域(在图2A中标记为120b)可以由第二复合材料制成，比如具有第二模量的第二聚氨酯，所述第二模量不同于用于背表面与帘线110之间的区域的第一聚氨酯材料的第一模量。从织物层210至接触表面(包含表面特征，比如齿，如果包含的话)的区域(在图2A中标记为120c)可以由第三复合材料制成，比如具有第三模量的第三聚氨酯，所述第三模量不同于第一和第二模量。区域120a、120b、120c中的每一个也可以由多个不同的复合材料层制成。例如，区域120a可以包含具有第一模量的第一聚氨酯层和具有第二模量的第二聚氨酯层。在另一个示例中，齿130的内部部分由具有第三模量的第三聚氨酯制成，并且齿的外部部分由具有第四模量的第四聚氨酯制成。

当将多种类型的复合材料(例如，不同类型的聚氨酯)用于主体部分120的各个部分时，所使用的不同类型的材料也可以被选择成具有不同的其它特性。例如，所使用的每种类型的材料可以具有不同的粘附特性或固化特性。在一些实施例中，用于主体部分的不同部分的每种材料具有模量、粘附特性和固化特性，并且这些特性中的至少一个不同于所使用的其它材料的相对应的特性。例如，如果将三种不同的材料用于主体部分的三个部，则第一、第二和第三材料可以各自具有不同的模量，但是具有相似的或相同的粘附和固化特性。在另一个示例中，如果将三种不同的材料用于主体部分的三个部，则第一、第二和第三材料可以各自具有不同的模量、不同的粘附特性和不同的固化特性。

在使用多种复合材料的实施例中以及在在帘线110与织物层210之间设置区域120b的实施例(亦即，织物层120不直接抵靠帘线110的配置)中，带200可以被设计成使区域120c中的复合材料朝向帘线110延伸穿过织物层210、使区域120b中的复合材料朝向接触表面延伸穿过织物层210、或两者的组合。

如先前关于图1中所示的带配置的讨论所描述的，在其中具有设置于帘线与接触表面之间的增强织物层的多层增强带的实施例可以与任何类型的工业带一起使用，包含在接触表面上具有表面特征的带和不具有表面特征的带。这样，本文中所描述的带实施例可以用于V形带、微型V形带、正时带、平带或平面带、多楔带、齿形带、同步带或摩擦带、以及任何其它类型的工业带。

在本文中所讨论的实施例中，带被描述成包含嵌入于带的主体部分内的多根帘线。例如，如图2中所示，帘线横跨带的宽度延伸，并且彼此间隔得非常近。在一些实施例中，每根帘线可以接触相邻的帘线，从而在带内提供高密度的帘线材料。在一些实施例中，如本文中所述的，带中的织物层的存在可以改善带的载荷承载能力，以使得可以在带中使用较少的帘线材料。通过使帘线彼此间隔得更远，可以减少帘线材料，这意味着封装于带中的帘线的密度更小。由于帘线通常是带的昂贵的部件，因此在带中使用较少的帘线是一种节约成本的措施，这可以降低带的整体成本。织物层材料的成本相对便宜，因此将织物层添加至带不会抵消因使用较少的帘线材料所实现的节约。

本文中所描述的带配置的制造方法通常遵循使用模具的已知的板坯构建工艺。例如，制造工艺可以包含在模具中依序沉积：表面层、复合材料(其可以被模制成比如齿或肋的表面特征)、增强织物层(以确保增强材料的纤维相对于带的行进方向具有期望取向的方式沉积)、可选的复合材料(其中织物层和帘线不接触)、帘线材料(围绕先前沉积的材料缠绕)、复合材料以及可选的背衬层。一旦所有材料沉积于模具中，使用热固化步骤来拉伸表面层，使复合材料流动以基于模具形状形成表面特征，并且容许复合材料从织物层上方或下方流动通过织物层。然后将模制的带从模具取出，并且进行任何所需的后处理，比如研磨、打标、分割等。

如本文中所述的，在带中包含织物层可以提供多种益处，其中一些益处已经在前面描述过。在第一种情况下，织物层充当稳定构件，其抵销可能施加至带的部分或全部侧向力。在帘线的非平行取向以及这将如何导致带在侧向方向上移动的示例中，如本文中所述的织物层的存在和取向可以抵销这个问题并且保持带仅在行进方向上行进。织物层的存在和取向还可以抵消或消除可能施加至带的其它长期或瞬时的侧向力，比如在使用带的车辆(例如，电动自行车)的框架弯曲并且使其上安装有带的链轮移动的情况下，会导致在各种角度位置处施加侧向力的情况。

织物层的多向性还用来将带所承载的载荷分布于不止一个方向上，当带中仅提供帘线时，载荷可能分布于仅所述一个方向上。当织物层被定向成使得第一纤维平行于行进方向时，第二纤维在横向方向上提供载荷分布。当织物层相对于行进方向以一定角度定向时，第一和第二纤维都可以将载荷分布于除行进方向之外的方向上。因为织物层可以将载荷分布于多个方向上，这可以增加带的整体载荷承载能力。

考虑到在如本文中所述包含织物层时为带提供的改进的载荷分布和载荷承载能力，带可以使用较少的帘线材料提供类似的载荷承载能力。因为帘线的成本通常高于织物层材料的成本，所以包含织物层并且消除帘线材料实现带的成本的净降低，从而使得带的制造成本更低。

此外，织物层的存在可以增加帘线的表面积，从而在帘线与用于带的主体部分的复合材料之间提供更好的粘附。这增强带的强度并且使带能够在带在帘线与复合材料之间的界面处分离之前承载更多的载荷。因此，织物层的存在和随之而来的带内的粘附的提高使带最终能够承受更大的载荷。

综上所述，应当理解的是，已经针对示例说明的目的对本发明的特定实施例进行了描述，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，本发明不受限制。

尽管已经用特定于某些结构和材料的语言描述了所述技术，但是应当理解的是，所附权利要求中所定义的本发明不必限于所描述的特定的结构和材料。相反，特定的方面被描述为实施所要求保护的发明的形式。因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实践本发明的许多实施例，所以本发明存在于下文所附的权利要求中。

除非另外指明，否则说明书(除了权利要求之外)中所使用的所有数字或表达，比如表达尺寸、物理性质等的那些，应当被理解为在所有情况下由术语“大约”修饰。至少，并且不试图限制权利要求的等同原则的应用，说明书或权利要求中所引用的由术语“大约”修饰的每个数值参数至少应当根据所列举的有效数字的数量并且通过应用舍入技术来解释。此外，本文中所公开的所有范围应当被理解为包含并且支持列举任何和所有子范围或其中所包含的任何和所有单个值的权利要求。例如，所阐述的“1至10”的范围应当被认为包含并且支持列举介于最小值1和最大值10之间和/或包含最小值1和最大值10的任何和所有子范围或单个值的权利要求；也就是说，以最小值1或更大值开始并且以最大值10或更小值结束的所有子范围(例如，5.5至10、2.34至3.56等)或介于1至10之间的任何值(例如，3、5.8、9.9994等)。

Claims (18)

1.一种多层增强带，所述多层增强带具有背表面和与所述背表面相对的接触表面，所述多层增强带包括：

从所述背表面延伸至所述接触表面的主体部分；

嵌入于所述主体部分内的多根帘线，所述多根帘线中的每根帘线具有大致平行于所述带的行进方向定向的纵向轴线；以及

在所述多根帘线与所述带的接触表面之间嵌入于所述主体部分内的增强织物层，所述增强织物层包括第一纤维和第二纤维的织造物，所述第一纤维大致垂直于所述第二纤维；

其中，所述增强织物层在所述主体部分内的定向使得所述第一纤维和所述第二纤维都不平行于所述多根帘线的纵向轴线排列。

2.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，形成于所述多根帘线的纵向轴线与所述带的行进方向之间的角度从大于0°到5°。

3.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述多根帘线中的每根帘线接触相邻的帘线。

4.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述多根帘线中的每根帘线与相邻的帘线间隔开。

5.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述增强织物层的第一纤维或第二纤维平行于所述带的行进方向排列。

6.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，形成于所述带的行进方向与所述增强织物层的第一纤维或第二纤维之间的角度从-5°到小于0°。

7.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述增强织物层的材料包括互锁纱线捻度(ITY)织物。

8.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述增强织物层的材料选自聚酯、聚芳酰胺、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、陶瓷纤维、碳纤维和金属纤维中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述增强织物层与所述多根帘线接触。

10.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述主体部分包括两层或更多层不同的复合材料。

11.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述主体部分至少包括第一层第一复合材料和第二层第二复合材料。

12.根据权利要求11所述的多层增强带，其中，所述第一复合材料为具有第一模量的聚氨酯，并且所述第二复合材料为具有不同于所述第一模量的第二模量的第二聚氨酯。

13.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述主体部分的材料延伸穿过所述增强织物层。

14.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，多个表面特征形成于所述接触表面中。

15.根据权利要求14所述的多层增强带，其中，所述表面特征为大致垂直于所述带的行进方向定向的齿。

16.根据权利要求14所述的多层增强带，其中，所述表面特征为大致平行于所述带的行进方向定向的肋。

17.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述接触表面大致为平面的。

18.根据权利要求1所述的多层增强带，其中，所述多层增强带为多楔带、正时带、同步带、V形带、微型V形带、齿形带、摩擦带或平带。