多楔带现状与最新技术发展

现代汽车发动机前端附件传动轮系日趋复杂。轮系设计直接影响整车的工作可靠性，因此受到世界各大汽车公司的高度重视。传统的发动机附件传动轮系一直采用V带传动，但由于其弯曲性能较差，已无法满足现代汽车在较小空间内传动多个附件的要求。多楔带集平带的高柔韧性和V带的高功 率性于一体，不仅可用一条带传动多个附件，而且能双面使用，例如采用背部张紧装置，使许多原来用V带传动的设计困难迎刃而解。多楔带的应用为发动机前端附 件传动轮系设计开辟了新的途径。目前欧美国家发动机前端附件传动轮系已基本全部采用多楔带；日本基于可靠性考虑，多采用一条多楔带与V带并用形式。

    但是，由于现代汽车发动机空间越来越小，带传的部件多和功率大，而使用多楔带多为单根带传多个部件，因此对多楔带的性能要求非常的高，一般要求能在 120℃高温下使用寿命大于100 000km。传统的CR材料已无法达到要求，目前多用HNBR。图3为HNBR多楔带与不同CR多楔带在110℃和130℃下的疲劳寿命对比1[3]，可以看出HNBR多楔带的疲劳寿命比CR多楔带高得多，尤其是在高温条件下。

汽车多楔带是汽车发动机重要的零部件，也是传动带重要的组成部分。可以说，传动带的许多技术进步和发明与汽车工业的发展息息相关，如V带发明，切边V带、多楔带和同步带的快速发展，氢化丁腈橡胶（HNBR）在同步带应用、三元乙丙橡胶（EPDM）在多楔带应用等，都是为了适应汽车工业最新技术要求而获得迅速发展的。汽车多楔带发展趋势主要往高性能、长寿命、节能、高精度、低排放和低噪音及集成化模块式等方向发展。

近年来，由于全球气候变暖、环境保护和对汽车舒适性要求，节能、排放和NVH（噪音、振动和平稳）是汽车工业主要话题。如何提高燃料利用率和减少废气排放、提高维修周期一直是汽车工业研究目标，这些技术包括多阀门（Multivalve Engines，MVES）和变阀门（Variable Valve Timing ，VVT）技术[1]、催化转换器、42V发电/启动集成电机（integrated starter alternator，ISA）[2]、直喷式柴油发动机和240 000 Km甚至300 000 Km维修周期[3]等。这些技术进步对汽车零部件的性能要求也相应提高和苛刻，汽车传动带也不例外。为了适应这些变化，国外一些著名传动带厂家对汽车多楔带进行了许多改进和性能提高。

1．弹性多楔带

弹性多楔带最早用于白色家电如洗衣机、干洗机和健身器材等。原理是，带的长度比轮系计算周长小，带在装配时，使用专用工具强制拉伸在固定的带轮上，通过带的弹性变形力使带产生足够的张力。在整个使用过程中无需调整张力，这样可以省略张力调节机构。近几年来，小型家用轿车为了简化发动机前端附件传动轮系结构也开始使用弹性多楔带作为驱动用带。弹性多楔带一般使用扯断伸长率大于20%的高捻度的尼龙纤维作为强力层线绳。

2．齿形多楔带

齿形多楔带类似于齿形切边V带，即在楔部切成齿形，以提高带的曲挠性能及带散热性能，可明显提高带使用寿命。固特异公司研究表明，相同的氯丁橡胶（CR）材料多楔带，高温疲劳试验普通多楔带66h，有齿多楔带可达167h[5]。有齿多楔带还可降低对带的装配精度要求。但有齿多楔带在使用时通过带轮会带进带出空气流，产生有节奏的气流声。固特异公司通过斜齿，DAYCO公司做成不规则齿来抵消这种声音，可减少15dB左右的噪音。两家公司分别以 “Gatorhark”和“POLY COG”标识推向市场。

3．EPDM多楔带

近年来，多楔带在汽车得到普遍应用，而发动机室的温度越来越高，有的要求橡胶件能耐150℃，瞬间能耐170℃，传统氯丁橡胶（CR）显然达不到要求。由于HNBR过于昂贵，人们在研究发现小量的油污并不对发动机前端的皮带造成损害[9]，可使用较廉价耐热性好多的三元乙丙橡胶（EPDM）作为多楔带主体橡胶材料。但EPDM耐磨性、高温抗撕裂和动态性能不理想，与其它材料粘合差，这些都需要通过改性如添加ZDA或ZDMA和与其它材料并用加以解决。

EPDM多楔带耐高温性能和高温疲劳寿命明显提高，如CR多楔带107℃下疲劳寿命只有50h，而EPDM多楔带在121℃下疲劳寿命可达125h[5]。CONTITECH开发的EPDM多楔带使用寿命已达240 000Km，

4．植绒多楔带

多楔带传动缺点之一是传动噪音较大，在低速或角速度变化快使用时，以及一段时间后，楔面磨损、硬化和张力松弛，或在雨天沾到水后，传动时会发出刺耳的尖叫声，影响汽车的NVH性能。解决办法之一是楔面留有0.1～1.0mm高强度短纤维（如芳纶、PBO纤维等）由于纤维摩擦系数稳定、具有吸音功能，因此大大降低多楔带传动噪音，植绒多楔带一般用特殊的研磨工艺来实现。研磨时，先将楔快速磨成大致的楔形，然后低速湿磨，将橡胶磨掉，楔面露出一定长度的纤维。