За роки існування ремінного приводу ГРМ, вимоги до нього постійно зростали. Збільшувалася робоче навантаження на ремінь внаслідок ускладнення системи ГРМ: з'явилася конструкція з кількома розподільними валами, збільшилася кількість клапанів на циліндр, системи управління фазами. У систему впроваджувався привід інших агрегатів (балансирні вали, водяна помпа і т.д.). Міцність сучасного ременя в 2,5 рази вище, ніж у ременя 80-х років. Постійно ускладнювалася геометрія приводу. Збільшувалися діапазони робочих температур в ремінному відсіку. На додаток до цього збільшувалися і вимоги до терміну служби ременя. Якщо в 70-х роках нормою був міжсервісний інтервал у 70 тисяч км, то в наш час автомобілебудівники очікують ресурс ременя понад 300 тисяч км. Ремінь ГРМ складається з ниток корду, еластомеру і шару покриття поверхні зубів, а в деяких випадках і тильної поверхні ременя.
Матеріал еластомеру ременя ГРМ
Довгий час матеріалом для виготовлення ременів ГРМ служив неопрен (CR) - один з перших синтетичних каучуків, винайдений компанією DuPont ще в 30-х роках ХХ століття. Цей еластомер має гарну стійкість до впливу бензину, але погано переносить температури понад 90 ° C, так само як і довготривале перебування в умовах негативних температур: він втрачає еластичність, тріскається і далі швидко руйнується в процесі експлуатації.
На рис. Частки поставок на первинну комплектацію ременів ГРМ з HNBR і CR
Останнім часом до складу еластомеру іноді впроваджують волокна арамида або кевлара для більш високої механічної міцності і термічної стійкості.
Корд ременя ГРМ
Щоб забезпечити точність синхронізації роботи приводу, ремінь ГРМ повинен зберігати свою довжину в процесі роботи: на вимогу автомобілебудівників, пластична деформація ременя не повинна перевищувати 0,1% довжини. Саме жорсткість корду робить ремінь нерозтяжна. Корд ременів ГРМ виробляють зі скловолокна. Цей матеріал стійкий до впливу масел і добре протистоїть втомного руйнування в ситуації знакозмінної згинального навантаження. Міцність і нерозтяжна корду обумовлюються особливим ювелірним сплетінням тисяч мікроскопічних скловолоконних ниток.
Скловолоконні нитки герметизировани латексним покриттям, що містить резорцінформальдегідную смолу, для меншого тертя і зносу мікроволокон одна об одну і кращого зчеплення з еластомером. Раніше ресурс, який можна порівняти з терміном служби двигуна, був можливий лише в разі приводних ланцюгів. Але в минулому десятилітті з'явилися нові види скловолокна: високоміцні тип K і тип U. Міцність на розрив становить 1500 МПа, що на 35% більше, ніж у широко розповсюдженого типу E. Застосування високоміцного корду (HTS) дало можливість при збереженні тієї ж здатності навантаження або істотно зменшити діаметр нитки корду (а, значить, зменшити висоту профілю ременя), або зменшити ширину ременя за рахунок зменшення кількості ниток в ремені.
Покриття ременя ГРМ
Зуби ременя покриваються текстильним шаром з температурно-стійкого поліаміду, обробленого тефлоном або нейлону. Покриття знижує тертя при контакті з зубчастими шкивами, а також робить зуби міцніше. Для кращого зчеплення з еластомером, покриття обробляють латексом з резорцінформальдегідной смоли. Компанія Dayco випускає деякі ремені з покриттям з тефлону білого кольору, ContiTech і Gates застосовують тільки чорне тефлонове покриття. При цьому властивості ременів від кольору барвника не залежать.
Профілі зуба ременя ГРМ
Працюючи над геометрією зуба, конструктори намагалися вирішити два основні завдання: збільшити навантажувальну здатність зуба (а, значить, звузити ремінь) і знизити гучність роботи пасової передачі. У світі існують більше десятка форм зуба ременя ГРМ. Більшість профілів, що випускаються сьогодні, можна віднести до одного з трьох видів, описаних нижче. Одним з пояснень великої кількості профілів є бажання виробників обійти патентні обмеження.
А) Трапецієвидний У 40-х роках ХХ століття для першого зубчастого ременя Річард Кейс застосував якраз трапецієподібний профіль зуба. Цей класичний профіль досі застосовується в автомобільних приводах, хоча має і недоліки: його зуби більш схильні до перескакування, ніж у більш сучасних профілів, а здатність передавати навантаження обмежена. Трапецієподібний профіль застосовується і в малопотужних промислових приводах, де точність синхронізації важливіше, ніж передане зусилля.
B) Криволінійний (круглий) - HTD. Був запропонований в 1969 році компанією Uniroyal (що стала в 1986 році частиною компанії Gates) в якості альтернативи трапецієподібні. Розробка зайняла кілька років. Нова геометрія дозволяла передавати на 30% більший момент. Справа в тому, у трапецієподібного зуба напруги концентруються біля основи зуба, а у круглого зуба навантаження розподіляється по всій поверхні. Також ризик перескакування зубів під навантаженням знизився внаслідок більшої висоти зуба і більш глибокої западини шестерні. Вперше застосований на 2-літровому дизельному двигуні Renault в 1980 році. Профіль HTD мав лише один суттєвий недолік - більш низьку точність синхронізації через необхідність мати зазор з западиною шестерні. Причому чим менше зірочка, тим більшим має бути зазор. Круглий профіль HTD, крім усього сказаного, має високу гучність при передачі великих навантажень. Один з варіантів криволінійного профілю - евольвентний (STD), винайдений компанією GoodYear Corporation в 1976 році, частково вирішує цю задачу. Важливо: Ремені з профілем HTD не взаємозамінні з ременями трапецієподібної форми.