TWI435970B - 具有張力載體之扁平帶狀支撐驅動構件 - Google Patents

Description

具有張力載體之扁平帶狀支撐驅動構件

本發明係有關具有至少二合成纖維製張力載體之扁平帶狀支撐驅動構件，其中根據申請專利範圍獨立項之界定，張力載體相互隔一隔距，軸向平行於支撐驅動構件之縱軸延伸，並埋設在一護套內。

由WO2004/035913 A1說明書已知有一種具有合成纖維製張力載體之扁平帶狀支撐驅動構件，其中設有至少二股未捻合之捻合線束以作為張力載體，其包括捻合之合成纖維，且其設計來承受縱向力量。捻合線束相互隔一隔距，沿支撐驅動構件之縱向而配置，並埋設在一共用護套內。至少一捻合線束具有一與捻合線束之合成纖維絲線捻合在一起的導電指示線，其中指示線配置於線束的中心外側。指示線具有較捻合線束之個別合成纖維絲線之延展降伏極限低的延展降伏極限。可藉指示線進行電接觸，俾可在電氣監視其完整性。

由EP 1 061 172 A2說明書已知有一種驅動皮帶輪驅動用合成纖維纜線。合成纖維纜線由在相反相向旋轉方向捻合，並藉一共用護套相互抗捻轉固定，又處於其平行、分隔位置之二纜線構成為雙纜線。根據該發明所構成且一體位於二纜線上的纜線護套發揮一扭矩橋的作用，其在雙纜線的縱向負載下將相反抵銷纜線的扭矩，此扭矩係因纜線構造而引起且相反地定向，並因此於雙纜線的全部橫剖面上方，在所有右側與左側捻合線束組成總體間產生一扭矩補償。雙纜線在運轉於纜線皮帶輪上方期間內，保持不旋轉。

在此，本發明將提供一解決方案。構成申請專利範圍第1項特徵的本發明完成製造一在張力載體中具有較低彎曲應力之支撐驅動構件的目的。

申請專利範圍附屬項指出本發明之有利發展。

過去以一浸漬芳香族聚醯胺之捻合線束製造一帶作為張力載體的努力因繞驅動皮帶輪或偏向皮帶輪運轉期間內發生的彎曲應力而失敗。張力載體包含具有較大徑的未捻合芳香族聚醯胺捻合線束。

於一捻合線束繞驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的彎曲中，位於皮帶輪側的一半捻合線束暴露在壓縮應力下，另一半自由捻合線束則暴露在拉應力下。未承受壓縮且未承受拉力的中性纖維在承受壓縮及承受拉力的各半捻合線束間運轉。捻合線束中的過大壓縮/拉應力導致捻合線束的提早損壞。

根據本發明，於支撐驅動構件中，於繞驅動皮帶輪或偏向皮帶輪運轉期間內，張力載體之捻合線束內的彎曲應力會減小，並因此可用一較小皮帶輪直徑。這導致於驅動皮帶輪僅需一較小驅動扭矩，伴隨出現一較小驅動引擎。較小驅動引擎更經濟，且所需空間較小。

各張力載體包含若干捻合線束層，其中捻合有形成捻合線束層的捻合線束(在位於下方的捻合線束層周圍繞捻合線束層的捻合線束彼此螺旋捻轉)。各捻合線束包含若干線層，其中捻合有形成線層的線(在位於下方的線層周圍繞捻合線束層的線彼此螺旋捻轉)。各線包含若干亦稱為長絲的單向或未捻合合成纖維。各線浸漬於一合成材料槽中。包覆一線或捻合線束的合成材料亦稱為基質或基質材料。在將線捻合以形成一捻合線束之後，線合成材料藉熱處理而均質化。捻合線束接著包含完全埋設在合成材料內的捻合線。

一捻合線束包含依次含有未捻合或單向合成纖維的捻合線，其中一條線含有例如1,000條合成纖維，該合成纖維亦稱為長絲。捻合線束中線的捻合方向係設成個別纖維定向於纜線張力方向或纜線縱軸方向。各線浸漬於一合成材料槽中。包覆一線或捻合線束的合成材料亦稱為基質或基質材料。在將線捻合以形成一捻合線束之後，線合成材料藉熱處理而均質化。捻合線束接著具有一平滑捻合表面，並接著包含完全埋設在合成材料內的捻合線。

纖維藉基質連接在一起，惟不直接相互接觸。基質完全包圍或埋設在纖維，並保護纖維免於摩擦或磨損。基於纜線構件，位移發生於捻合線束的個別纖維間。此等位移雖不會藉由長絲間的相對運動，卻藉由基質的可逆伸展傳遞。

形成一捻合線束的線捻合稱為第一捻合階段。形成一張力載體或形成一纜線的捻合線束之捻合稱為第二捻合階段。張力載體可由例如芳香族聚醯胺纖維、維克拉特拉纖維(Vectran fibres)、聚乙烯纖維、聚酯纖維等化學纖維構成。

為了減少彎曲應力，張力載體包含用來捻合各捻合線束層的薄捻合線束，其中各捻合線束包含用來捻合各捻合線束層的線。捻合線束的直徑越小，繞驅動皮帶輪或繞偏向皮帶輪彎曲所造成的彎曲應力越小。藉較小捻合線束直徑及張力載體的多層結構(雙層、三層或四層)，可保持導致捻合線束間之捻合線束磨損的相對運動很小。因此，確保張力載體的高使用壽命。再者，由於尺寸因素，某些捻合線束具有比大徑捻合線束更高的抗張強度，這有利地具有更大抗斷力量。

用於升降構造的支撐驅動構件，特別是用於升降車廂及配重的支撐驅動構件可例如具有一扁平帶或一加肋帶的幾何形狀或附齒帶的幾何形狀。其他現有的帶之幾何形狀亦可想而知。張力載體在帶中彼此相鄰配置，其中張力載體交替沿Z方向及S方向紮絞或捻合，並相互緊密相鄰。依個別帶幾何形狀而定，至少設有2個，較佳4到12個間的張力載體。

此等張力載體如以上進一步解釋形成為一纖維複合物，其中包覆捻合線束的合成材料(基質材料)以聚胺甲酸酯為佳，且其在50D至75D的硬度範圍內，又，承受張力的纖維以芳香族聚醯胺為佳。為減小摩擦係數及磨損，將1%至10%鐵弗隆混合於基質材料。亦可使用諸如蠟或鐵弗隆粉末的其他添加物。

再者，於護套之蕭爾硬度(Shore hardness)與基質之蕭爾硬度間有關聯性。護套可具有72A至95A的蕭爾硬度，且基質可具有80A至98A的蕭爾硬度。若護套與基質之材料硬度相互趨近，那麼如測試所示可達到護套與基質間的連接之改進。若使用太硬的護套材料，即須將裂紋的助長列入考慮。若選用來捻合以形成張力載體的捻合線束基質材料太柔軟，會導致捻合線束的磨損增加，以及使用壽命的大幅減短。護套之蕭爾硬度85A與基質之蕭爾硬度95A(與蕭爾硬度54D相對應)經證明很理想。

張力載體交替在Z方向及S方向紮絞或捻合以免於支撐驅動構件中發生扭矩。一張力載體之扭矩朝在與另一張力載體相反的方向扭轉，以致於扭矩相互抵銷。扭矩中性的支撐驅動構件不會因為引進一張力而扭轉。此外，在S方向捻合之二或三個張力載體及沿Z方向捻合之二或三個張力載體可相互相鄰配置。要緊的是相對於在支撐驅動構件中心延伸的縱軸，在Z方向及S方向的捻合在扭矩上是中性的。

捻合線束層之捻矩長度相對於驅動皮帶輪或偏向皮帶輪之直徑D的最適比又很有利。捻矩長度SL依捻矩長度靠在驅動皮帶輪或偏向皮帶輪上的必要數目n、皮帶輪直徑D及成圈α角度而定：SL＝(Pi．D．α)/(n．360°)n由測試決定，並在2至5的範圍內。

捻矩長度SL亦與合成纖維之E模數有關。藉由增加E模數，可選擇一較小捻矩長度，用於一不變橫剖面積，而不會減少彈性硬挺度。捻矩長度SL通常在張力載體直徑d的4至10倍間。SL＝(4至10)×d，且比例D/d達到10至50(皮帶輪直徑D相對於張力載體直徑d)。

根據下式運算驅動皮帶輪上張力載體之壓力p：P＝2×F×k/(d×D)F＝所發生最大靜張力d＝張力載體直徑D＝驅動皮帶輪或偏向皮帶輪直徑k＝放大系數>＝1(依溝槽幾何形狀而定)p可採用2至50MPa之間的值。

根據本發明，支撐驅動構件呈扁平帶形，且包含至少二合成纖維製張力載體，其中張力載體相互隔一隔距，軸向平行於支撐驅動構件之縱向延伸，並埋設在護套內，且各張力載體包含若干捻合線束，其中各捻合線束由若干捻合線形成。

第1圖顯示一張力載體1的構造。張力載體1包括若干捻合線束層、一外捻合線束層2、一第一內捻合線束層3、一第二內捻合線束層4及一芯層5。一護套以6標示。外捻合線束層2之捻合線束7的構造及直徑相同。第一內捻合線束層包含直徑較大捻合線束8及較小捻合線束9。較大捻合線束8在直徑上大約與第二內捻合線束層4及芯層5的捻合線束10相當。外捻合線束層2之捻合線束7在直徑上比第一內捻合線束層3的較大捻合線束8及第二內捻合線束層4的捻合線束10大。內捻合線束層3,4的較大捻合線束8在直徑上比第一內捻合線束層3的較小捻合線束9大。第一內捻合線束層3的較大捻合線束8及第二內捻合線束層4的捻合線束10在直徑尺寸上大約與芯層5相同。第二內捻合線束層4的捻合線束10繞芯層5捻合，第一內捻合線束層3的捻合線束8,9繞第二內捻合線束層4捻合，外捻合線束層2之捻合線束7繞第一內捻合線束層3捻合。

一捻合線束5,7,8,9,10由依次含有未捻合或單向合成纖維的捻合線構成。張力載體1可由例如芳香族聚醯胺纖維、維克拉特拉纖維(Vectran fibres)、聚乙烯纖維、聚酯纖維等化學纖維構成。張力載體1亦可包含一或二或大於三層之捻合線束層。

第1圖顯示捻合線束層之捻合線束相互隔開的張力載體。外捻合線束層2之二捻合線束7間的隔距以d1表示。第一內捻合線束層3之二捻合線束8,9間的隔距以d2表示。第二內捻合線束層4之二捻合線束10間的隔距以d3表示。d1可在例如0.05mm(毫米)至0.3mm範圍內，且d2及d3在0.01mm至0.08mm範圍內。

藉彼此間的隔距，外捻合線束層2之捻合線束7可朝纜線中心方向於徑向r移動，並施加一徑向壓力於第一內捻合線束層3之二捻合線束8,9上。徑向壓力藉第一內捻合線束層3之捻合線束8,9傳至第二內捻合線束層4之捻合線束10。徑向壓力藉第二內捻合線束層4之捻合線束10傳至芯層5。徑向壓力自捻合線束層至捻合線束層向內增加。

若如在圓周方向Ur所見，個別捻合線束層的捻合線束7,8,9,10相互碰撞，牽引力即無法自外捻合線束層2之捻合線束7傳至第一內捻合線束層3之捻合線8,9或自第二內捻合線束層4之捻合線束10進一步傳至芯層5。

第2圖顯示具有，至少二根據第1圖之張力載體1之支撐驅動構件11的示意圖，該等張力載體1軸向平行於支撐驅動構件的縱軸延伸。支撐驅動構件11具有包含一護套12的扁平帶幾何形狀，該護套12包圍張力載體1，或於其中埋設張力載體1。帶背以13標示。帶的運轉表面可為扁平的並平行於帶背13，或者如第2圖所示，具有軸向平行於張力載體1的梯形肋14及構槽15，其中驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的外型係以大約互補的方式與帶之運轉表面16的外型匹配。驅動皮帶輪或偏向皮帶輪與帶結合以形成力量鎖緊。每一肋14設有一張力載體1，其中張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。亦可設置半圓形肋以替代第2圖所示梯形肋14。於一附齒帶中，梯形肋14及構槽15相對於張力載體1橫向或斜向延伸。驅動皮帶輪或偏向皮帶輪與帶結合以形成型鎖。

如以上解釋並如第3圖所示，帶中之張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。外捻合線束層2之捻合線 束7係在與第一內捻合線束層3之捻合線8,9相同的方向紮絞，或在與第二內捻合線束層4之捻合線束10相同的方向紮絞。一捻合線束層之捻合線束的紮絞方向亦可與另一捻合線束層之捻合線束的紮絞方向不同。接著，不再於如以上所示相等捻向，而在亦稱為橫捻向的逆捻向捻合張力載體1。例如，外捻合線層2之捻合線束7可在S方向捻合，且第一內捻合線層3之捻合線8,9可在Z方向捻合，又第二內捻合線束層4之捻合線束10再度在Z方向捻合。在逆捻向捻合的張力載體在扭矩上中性。

第3圖顯示一根據第1圖，具有至少二軸向平行於支撐驅動構件之縱軸而延伸之張力載體1的支撐驅動構件11。支撐驅動構件11具有一雙纜線之幾何形狀，該雙纜線包含一包圍張力載體1或內埋張力載體1的護套112。左側張力載體1在Z方向紮絞，且右側張力載體1沿S方向紮絞。各張力載體包括若干捻合線束層2,3,4，其中捻合有形成捻合線束層的捻合線束7,8,9,10(在位於下方的捻合線束層周圍繞捻合線束層的捻合線彼此螺旋捻轉)。紮束合成纖維以形成一線，其中若干線在S方向或Z方向捻合以形成一捻合線束。

雙纜線可與護套112一起構成一扁平纜線或扁平帶，或於張力載體1間具有一窄縮部113。於具有窄縮部113的變化例中，如見於剖面，雙纜線與驅動皮帶輪的共同運轉表面116由各例中張力載體1的大約半圓與一半窄縮部113形成。驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的外型以大致互補方式與雙纜線之運轉表面116的外型匹配。此外，可藉一共用護套包圍超過二個以上的張力載體1，並形成一在張力載體1之間具有或不具有窄縮部113的複纜線。

遠較捻合線束7柔軟的護套112大約延伸至第一內捻合線束層3，且對捻合線束7的相互支撐沒有影響。柔軟護套112不會在圓周方向Ur成為捻合線束7間的支撐。外捻合線束層2之捻合線束7處於徑向向內移動的位置。護套材料可例如在蕭爾硬度範圍75A至95A內，且捻合線束7的基質材料或捻合線束7之基質例如在蕭爾硬度範圍50D至75D內。

第4圖顯示根據第1圖，各肋14具有一三層張力載體1之支撐驅動構件11之實施例。如以上解釋，張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。支撐驅動構件11的尺寸以及張力載體直徑和捻合線束直徑的尺寸以毫米表示。

第5圖顯示各肋14具有一雙層張力載體1之支撐驅動構件11之實施例。外捻合線束層2省略。因此，使用具有較大直徑的捻合線束。如以上解釋，張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。張力載體的直徑尺寸及捻合線束的直徑尺寸以毫米表示。根據第5圖之張力載體1的直徑與第6圖之張力載體1的直徑相同。可相比之捻合線束的直徑不同。

根據第4圖及第5圖之支撐驅動構件11每48mm的寬度具有60kN至90kN的降伏力，且適於直徑等於或大於90mm的驅動皮帶輪或偏向皮帶輪。亦考慮皮帶輪直徑D與張力載體之直徑d的比，D/d例如在16至45範圍內，以及期望使用壽命和支撐驅動構件的期望彎曲數。

第6圖顯示根據第1圖，各肋14具有兩個三層張力載體1之支撐驅動構件11之實施例。如以上解釋，張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。張力載體的直徑尺寸及捻合線束的直徑尺寸以毫米表示。

第7圖顯示各肋14具有兩個雙層張力載體之支撐驅動構件11之實施例。外捻合線束層2省略。因此，使用具有較大直徑的捻合線束。如以上解釋，張力載體1交替在Z方向及S方向紮絞或捻合。張力載體直徑和捻合線束直徑的尺寸以毫米表示。第7圖之張力載體1的直徑與圖8之張力載體1的直徑相同。可相比之捻合線束的直徑不同。

第6圖及第7圖之張力載體1具有一實質上較第4圖及第5圖之張力載體1更小的直徑。

第6圖及第7圖之支撐驅動構件11每48mm的寬度具有60kN至90kN的降伏力，且適於直徑等於或大於90mm的驅動皮帶輪或偏向皮帶輪。亦考慮皮帶輪直徑與張力載體之直徑的比以及期望使用壽命，或支撐驅動構件的期望彎曲數。

1‧‧‧張力載體

2‧‧‧外捻合線束層

3‧‧‧第一內捻合線束層

4‧‧‧第二內捻合線束層

5‧‧‧芯層

6‧‧‧護套

7,8,9,10‧‧‧捻合線束

11,111‧‧‧支撐驅動構件

12,112‧‧‧護套

13‧‧‧帶背

15‧‧‧溝槽

16,116‧‧‧運轉表面

113‧‧‧窄縮部

根據附圖更詳細說明本發明，其中：第1圖顯示一張力載體的構造；第2圖顯示一具有張力載體之支撐驅動構件的示意圖；第3圖顯示根據本發明，一具有至少二張力載體之支撐驅動構件之第1圖的變化實施例；第4圖顯示各肋具有一三層張力載體之支撐驅動構件之實施例；第5圖顯示各肋具有一雙層張力載體之支撐驅動構件之實施例；第6圖顯示各肋具有兩個三層張力載體之支撐驅動構件之實施例；以及第7圖顯示各肋具有兩個雙層張力載體之支撐驅動構件之實施例。

1‧‧‧張力載體

11‧‧‧支撐驅動構件

12‧‧‧護套

13‧‧‧帶背

14‧‧‧肋

15‧‧‧溝槽

16‧‧‧運轉表面

Claims (8)

1. 一種扁平帶狀支撐驅動構件，係具有至少二合成纖維製張力載體，其中該等張力載體相互隔一隔距軸向平行於該支撐驅動構件的縱軸延伸，並埋設在一護套內，其特徵在於，各張力載體包括配置於至少一捻合線束層中的若干捻合線束，其中各捻合線束由若干捻合線形成，且其埋設在基質材料內並由合成纖維構成，並且，為增進護套與基質間的連接，使護套材料的蕭爾硬度近似於基質材料的蕭爾硬度，其中護套材料具有72A至95A的蕭爾硬度，且螺旋捻合線束(7,8,9,10)之基質材料具有80A至98A的蕭爾硬度。
2. 如申請專利範圍第1項之支撐驅動構件，其中支撐驅動構件具有一包含一護套的帶的幾何形狀，該護套包圍至少二張力載體，或於其中埋設張力載體，且其具有一運轉表面。
3. 如申請專利範圍第2項之支撐驅動構件，其中關於該支撐驅動構件中張力載體沿Z方向及S方向的扭矩，該捻合相對於沿帶中心延伸之縱軸為中性的。
4. 如申請專利範圍第3項之支撐驅動構件，其中該張力載體朝相反捻向捻合，或者，一捻合線束層之捻合線束的捻向與另一捻合線束層之捻合線束的捻向不同。
5. 如申請專利範圍第3項之支撐驅動構件，其中捻合 線束層之捻矩長度(SL)依驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的直徑(D)、捻矩長度(SL)靠在驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的必要數目(n)、合成纖維之E模數以及驅動皮帶輪或偏向皮帶輪上之支撐驅動構件的纏繞(α)角度而定。
6. 如申請專利範圍之第1項之支撐驅動構件，其中該支撐驅動構件之運轉表面為扁平的，或具有肋及溝槽，其中驅動皮帶輪或偏向皮帶輪的外型係以大致互補的方式與該支撐驅動構件之運轉表面的外型匹配，且其中驅動皮帶輪或偏向皮帶輪與支撐驅動構件合作以形成一力耦合或形狀耦合。
7. 如申請專利範圍第6項之支撐驅動構件，其中驅動皮帶輪直徑D或偏向皮帶輪直徑D相對於張力載體直徑d的比值D/d在16至50範圍內。
8. 如申請專利範圍第6項之支撐驅動構件，其中各肋設有至少一張力載體。