Search

EP-4013977-B1 - TOOTHED BELT FOR USE WHILE SURROUNDED WITH OIL

EP4013977B1EP 4013977 B1EP4013977 B1EP 4013977B1EP-4013977-B1

Inventors

  • KANZOW, HENNING
  • TEVES, REINHARD
  • FINZELBERG, Jan
  • WELL, MICHAEL
  • Mahnken, Claus-Lüder
  • SCHÖNFELDER, Florian

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20200710

Claims (12)

  1. Timing belt (1) for use in oil environment having a belt back side (2) and a tooth-shaped power transmission side (3), wherein the timing belt (1) comprises an elastic base body (4), which at least on the power transmission side (3) has at least one textile pad (5) which is provided with an elastomer coating (6), wherein the elastomer coating (6) contains less than 1 phr lubricant, wherein the elastomer coating (6) a) at least 60 phr of a polymer base selected from the group consisting of fully or partially hydrogenated nitrile rubber (HNBR), acrylic rubber (ACM), ethylene-acrylic rubber (EAM), polyurethane (PU) and combinations thereof, b) 3 to 100 phr of at least one filler with a specific surface area (BET) of at least 50 m2/g, and characterised in that the elastomer coating (6), c) 3 to 50 phr of at least one reactive diluent, preferably selected from the group consisting of acrylates, methacrylates, vinyl ethers, glycidyl ethers and combinations thereof.
  2. A timing belt (1) according to claim 1, wherein the power transmission side (3) of the timing belt (1) has a friction coefficient of at least 0.3, preferably at least 0.6, against steel measured in the oil-free state.
  3. A timing belt (1) according to claim 1 or 2, wherein the polymer base of the elastomer coating comprises (6) fully or partially hydrogenated nitrile rubber (HNBR).
  4. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the textile pad (5) is selected from the group consisting of fabrics, knitted fabrics, knitted fabrics, nonwovens and combinations thereof.
  5. A timing belt (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the textile pad (5) comprises a material selected from aramid, PA6.6, PA6, PET, polyurethane and combinations thereof.
  6. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic base body (4) on the back of the belt (2) further comprises a strength member in the form of tension strings and a cover layer, wherein the top layer may also be provided with a textile layer.
  7. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the elastomer coating (6) has a hardness according to Shore A of 85 to 95.
  8. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 7, wherein the elastomer coating (6) has a thickness of 0.1 mm to 0.9 mm.
  9. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the elastomer coating (6) is cross-linked using organic peroxides.
  10. A timing belt (1) according to any one of claims 1 to 9, wherein the elastomer coating (6) contains less than 1 phr of lubricants selected from the group consisting of fluorine-containing lubricants such as fluoropolymers such as PTFE, PFA and PFPE, fluorine-free lubricants such as molybdenum sulphides, graphites, graphene, talc, mica, boron nitrides, silicones and siloxane resins, and combinations thereof.
  11. Timing belt (1) according to any one of claims 1 to 10, wherein the elastomer coating is substantially free of fluorine-containing components.
  12. The method for producing the timing belt (1) according to any one of claims 1 to 11, comprising the following steps: (a) the provision of a still unvulcanized belt blank that has a belt back side and a tooth-shaped power transmission side, (b) the application of a textile pad to the tooth-shaped power transmission side of the unvulcanized belt blank, (c) the application of an elastomer coating to the textile pad, preferably solvent-free, wherein the elastomer coating - at least 60 phr of a polymer base selected from the group consisting of fully or partially hydrogenated nitrile rubber (HNBR), acrylic rubber (ACM), ethylene acrylic rubber (EAM), polyurethane (PU), urethane acrylate and combinations thereof, - 3 to 100 phr of at least one filler with a specific surface area (BET) of at least 50 m2/g, and - 3 to 50 phr of at least one reactive diluent, preferably selected from the group consisting of acrylates, methacrylates, vinyl ethers, glycidyl ethers and combinations thereof, and contains less than 40 phr of lubricants, and (d) Vulcanization of the belt blank with the formation of an adhesive bond of elastomeric base body (4), textile coating (5) and elastomer coating (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahnriemen zur Verwendung in Ölumgebung mit einer Riemenrückenseite und einer zahnförmigen Kraftübertragungsseite, wobei der Zahnriemen einen elastischen Grundkörper umfasst, der zumindest auf der Kraftübertragungsseite mindestens eine Textilauflage aufweist, welche mit einer Elastomerbeschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerbeschichtung (a) mindestens 60 phr einer Polymerbasis, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus voll- oder teilhydriertem Nitrilkautschuk, Acrylatkautschuk, Ethylen-Acrylatkautschuk, Polyurethan, Urethanacrylat und Kombinationen davon, (b) 3 bis 100 phr zumindest eines Füllstoffes mit einer spezifischen Oberfläche (BET) von mindestens 50 m2/g, und (c) 3 bis 50 phr zumindest eines Reaktivverdünners, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Acrylaten, Methacrylaten, Vinylethern, Glycidylethern und Kombinationen davon, umfasst, wobei die Elastomerbeschichtung weniger als 1 phr an Gleitmitteln enthält. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines solchen Zahnriemens unter Öl sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zahnriemens. Zahnriemen sind Kraftübertragungsriemen, die eine zahnförmige Kraftübertragungsseite aufweisen und im Funktionszustand zumeist endlos geschlossen sind. Die Kraftübertragung erfolgt durch Formschluss, indem die Zähne des Zahnriemens in passende Aussparungen beispielsweise einer Antriebsscheibe eingreifen. Zahnriemen können keinen Schlupf zwischen Scheibe und Riemen verursachen. Sind aber die Übertragungskräfte zu hoch, wird der Zahnriemen durch Riemenriss, Zahnabscherung oder Überspringen zerstört. Von den formschlüssigen Zahnriemen sind reibschlüssige Riemen, wie beispielsweise Flachriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen, zu unterscheiden. Herkömmlich werden Zahnriemen insbesondere trocken laufend eingesetzt, beispielsweise zur Übertragung der Drehbewegung von der Kurbel- auf die Nockenwelle im Verbrennungsmotor. Neuerdings kommen Zahnriemen aber vermehrt auch unter Öl zum Einsatz und können auf diese Weise beispielsweise auch Steuerketten in diesen Anwendungen ersetzen. Zahnriemen weisen üblicherweise einen elastischen Grundkörper sowie ein Gewebe auf der Kraftübertragungsseite, insbesondere auf der Zahnoberfläche, auf. Der elastische Grundkörper ist zumeist ein Vulkanisat auf Basis von Elastomeren (insbesondere vollvernetzte Kautschukmischungen) und/oder thermoplastischen Elastomeren (insbesondere teilvernetzte thermoplatische Vulkanisate). Das Gewebe dient dazu, die Zähne vor Verschleiß zu schützen. Allerdings ist dabei das Gewebe bei Beanspruchung wiederum Abrieb- und Verschleißbelastungen ausgesetzt. Traditionell wird daher versucht, einen möglichst kleinen Reibbeiwert zwischen der Zahnriemenoberfläche und der im Kontakt befindlichen Riemenscheibe zu erreichen, um auf diese Weise die Abrieb- und Verschleißbelastungen zu verringern. Ein geringer Reibbeiwert bewirkt, dass beim Einformen des Zahns in die Scheibe weniger Energie verbraucht wird und dass Reibung, die durch das Bewegen der Scheibe zwischen den Riemenzähnen auftritt, nicht zu Abrieb und Verschleiß führt. Dazu wird der Zahnriemen entweder ohne eine Beschichtung ausgeführt oder aber mit einer elastischen Beschichtung versehen, die gute Gleiteigenschaften aufweist. Dies wird durch die Verwendung eines entsprechenden Gleitmittels bzw. Gleitkörpers erreicht. Im Stand der Technik sind eine Reihe an Maßnahmen beschrieben, um den Reibbeiwert zwischen Zahnriemen und der im Kontakt befindlichen Riemenscheibe zu verringern. EP 1 157 813 A1, WO 2005/038294 A1, WO 2005/080821 A1 und EP 1 881 229 A1 beschreiben für trockene Anwendungen eine HNBR-Schicht, die durch Fluorpolymerteilchen in der Gewebeauflageschicht gleitfähiger gemacht wird. WO 2007/036960 A1 beschreibt einen speziellen Zahnriemen zur Anwendung unter Öl, der mit PTFE und anderen Fluorpolymerteilchen gleitfähig gemacht wird. DE 44 00 434 A1, EP 0 662 571 A1, EP 1 088 177 A1 und EP 1 818 567 A1 beschreiben Gewebeschichtungen, die aus einer Polyurethanbeschichtung mit teilchenförmigen Fluorpolymeren bestehen, um auf diese Weise eine verringerte Reibung und somit eine gute Abriebbeständigkeit zu erhalten. EP 2 405 155 A2 beschreibt ferner eine Beschichtung, die zur Herabsetzung des Reibbeiwerts einen Reaktivverdünner sowie ein pulverförmiges Gleitmittel enthält. WO 2005/080820 A1 beschreibt eine weitere Senkung des Reibbeiwerts durch Zusatz von Fasern in einem Elastomercompound. In EP 2 687 750 A1 wird das Textil, welches sich auf der Zahnriemenseite, d.h. der Kraftübertragungsseite, befindet mit einem ausgehärteten Epoxidharz beschichtet. Alternativ kann auf die ausgehärtete Epoxidharzschicht noch eine Kautschukschicht aufgebracht werden. Diese Kautschukschicht liegt dann aber auf der Epoxidharzschicht auf und kann somit nicht mehr als Beschichtung der Textillage selbst betrachtetet werden. Derartige Beschichtungen mit Gleitmitteln sind allerding