KR100767501B1

KR100767501B1 - 저손실 파워 전달용 ｖ-벨트

Info

Publication number: KR100767501B1
Application number: KR1020027016360A
Authority: KR
Inventors: 하이코 자틀러
Original assignee: 콘티테크 안트립스지스테메 게엠베하
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2007-10-17
Also published as: US6599211B2; JP2002039281A; BR0111370A; KR20030022137A; DE10026877A1; WO2001092757A1; AR028671A1; US20010053726A1

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 연속적인 로드 캐리어(10a 및/또는 10b) 및 상기 캐리어상에 배치된 다수의 블록(2)을 포함하는, (적어도) 2개의 벨트 풀리 사이에서 이루어지는 회전 동작을 전달하기 위한 V-벨트 장치에 관한 것이다. 상기 적어도 하나의 로드 캐리어(10a 및/또는 10b)는, 상기 블록(2)의 적어도 하나의 경사진 측면(4a 및/또는 4b)으로부터 상기 블록의 중심 영역까지 진행하는 슬롯(6a 및/또는 6b) 내부에 꼭 맞는다. 상기 적어도 하나의 로드 캐리어(10a 및/또는 10b)는 상기 캐리어의 표면에, 그리고 블록 슬롯(6a 및/또는 6b)은 상기 슬롯의 측면(경계면(24))상에 오목한 섹션(16b, 14a) 및/또는 볼록한 섹션(16a, 14b)을 갖는다. 본 발명에 의해, 손실은 최소화될 수 있고 효율은 증가될 수 있으며, 슬라이딩 동작이 발생되는 영역에서는 압력이 감소된다. 벨트의 펼쳐진 위치로부터 반경이 최소인 상태까지를 포함하는 전체 접촉 영역에서는, 곡률이 접촉 영역의 중심으로부터 외부 영역으로 가면서 증가하도록, 접촉 파트너들 중에 적어도 하나의 접촉 파트너에서 계속적으로 변동될 수 있는 만곡부 또는 곡률이 일정한 적어도 3개의 섹션으로 이루어진 연결부가 구현된다. 상기 장치는 특히 자동차의 연속적인 속도 변동 및 토크 변동의 경우에 적합하다.

Description

저손실 파워 전달용 Ｖ-벨트 {V-BELT FOR LOW-LOSS POWER TRANSMISSION}

본 발명은, 유럽 특허 출원 공고 명세서 제 0 213 627호에 공지된 특징들이 전제부에 열거되어 있는 V-벨트 장치를 기초로 한다.

연속적인 속도 변동 및 토크 변동은 특히 자동차의 경우에 높은 전달 효율을 요구한다.

(적어도) 2개의 벨트 풀리 사이에서 이루어지는 회전 동작을 전달하기 위한, 지금까지 공지된 벨트 장치는 2개의 연속적인 로드 캐리어(load carrier)와 이들 로드 캐리어 상에 제공된 다수의 블록으로 이루어진다(예컨대 유럽 특허 출원 공고 명세서 제 0 135 710호, 유럽 특허 출원 공고 명세서 제 0 213 627호 및 유럽 특허 출원 공개 명세서 제 0 918 173호 참조). 공지된 벨트 장치에서는 로드 캐리어가 슬롯(slot) 내부에 꼭 맞게 끼워지는데, 이 슬롯은 블록의 경사진 측면으로부터 블록의 중심 영역까지 뻗어 있다. 로드 캐리어 뿐만 아니라 이 로드 캐리어를 수용하는 슬롯도 또한 볼록하고 오목한 섹션을 가짐으로써, 로드 캐리어의 길이 방향으로는 상대적으로 움직일 수 없는 맞물림 결합이 이루어진다. 로드 캐리어 및 블록상에서 주행 방향에 대해 가로로 배치된 볼록하거나 또는 오목한 섹션에 의해, 로드 캐리어의 이동과 블록의 이동 사이에 동기성이 얻어진다.

마찰 결합 방식으로 작동하는 V-벨트 구동 장치에서는 시스템에 따라 구동측과 출력측에서 상이한 주행 반경이 나타난다. 그에 의해서, 작동되는 동안 벨트 몸체 내에서는 곡률 변동 및 응력 변동이 생긴다. 상이한 접촉 상태는 주행 반경에 좌우되는 지지 블록과 로드 캐리어 사이의 접촉 위치에서 발생한다. 이러한 접촉 상태는 구동 샤프트와 피동 샤프트 사이의 연속적으로 조절가능한 속도비(rpm ratio)를 갖는 고출력을 전달하기 위한 종래의 벨트 구조에서 지금까지 원하는 바대로 최적화되지 못 했다. 이들 V-벨트는 탄성 중합체 코드 및 경우에 따라 직물을 갖는 로드 캐리어, 및 사용되는 탄성 중합체보다 높은 탄성 계수를 갖는 재료 또는 재료의 조합체로 이루어진 다수의 지지 블록으로 이루어진다.

상기한 상이한 접촉 상태가 발생하는 이유는, 상당 부분이 탄성 중합체로 이루어진 로드 캐리어가 실제로 압축 불가능하고, 또한 벨트에 대해 가로 방향으로의 지지 블록으로 인해 로드 캐리어가 이러한 가로 방향으로 편향되는 것을 방해받기 때문이다. 조절된 주행 반경 따라, 코드 아래에서 탄성 중합체에 대해 이용가능한 길이 만큼 호의 길이가 변화되고, 반경이 감소됨에 따라 압축 불가능한 탄성 중합체에 대해 방사 방향으로 보다 넓은 확장 공간이 증가된 크기로 제공되어야 한다. 지지 블록에 대한 반경 및 로드 캐리어에 대한 반경의 구성은 공지되어 있다. 지지 블록에 대해 구성되는 반경이 로드 캐리어에 대한 반경보다 크거나 같은 구성이 유럽특허공개 제 0 213 627호에 개시되어 있으며, 그 반대의 구성이 유럽특허공개 제 0 918 173호에 개시되어 있다.

청구항 1에 의해 대체로 해결되는 본 발명의 과제는, 로드 캐리어와 블록 사이의 접촉 비율을 최적화하는 것이다. 손실을 최소화하고 효율을 높이기 위해서는, 슬라이딩 동작이 나타나는 지점에서의 접촉 압력이 감소되어야 한다.

로드 캐리어와 지지 블록 사이의 힘 전달은, 벨트의 펼쳐진 위치로부터 반경이 최소인 상태까지를 포함하는 전체 접촉 영역에서, 접촉 파트너들 중 적어도 하나의 파트너 상에서, 계속적으로 변동되는 곡률 또는 일정한 곡률의 적어도 3개의 섹션의 조합이 구현되어, 접촉 영역의 중심으로부터 외부 영역으로 가면서 곡률이 점차 증가됨으로써 개선된다.

로드 캐리어와 지지 블록 사이의 접촉은 부분적으로는 형상 결합 방식의 특성을 갖고, 부분적으로는 힘 결합 방식의 특성을 갖는다. 주행 반경이 작아짐에 따라 한편으로는 전술한 변위 작용이 압축 불가능한 로드 캐리어에서 증가됨으로써, 결과적으로 곡률이 증가할 때 외부 영역에서의 형상 결합이 표면 법선 원주 힘에 의해서 증가된다. 다른 한편으로, 변위 효과에 의해 표면 압착의 증가가 접촉 영역의 중심에 있는 반경이 더 큰 영역에 집중됨으로써, 상기 위치에서는 로드 캐리어와 지지 블록 사이의 현재 마찰값에 의해 보다 큰 표면 접선 전단력이 주로 둘레 방향으로 작용하는 한편, 측면 영역에서는 압착 및 반경 방향으로 향하는 마찰력이 형상 결합 방식을 위해서 감소된다.

벨트 풀리 사이에서 펼쳐진 스트랜드(strand)로부터 휘어진 스트랜드로 변동이 이루어질 때에는, 지금까지 표면 사이에서 이루어지던 가장 큰 상대적인 동작이 정확하게 외부 영역에서 나타났기 때문에, 동작이 큰 영역에서는 마찰력의 감소로 인해 힘 전달의 효율이 개선되며, 특히 주행 반경이 작은 변속비에서는 효율이 개선된다.

슬롯 측면(flank)(슬롯의 경계면)에 대한 접촉면들 중에서 적어도 하나의 접촉면에 있는 적어도 하나의 로드 캐리어는 바람직하게 커버용 직물에 의해서 둘러싸여 있다. 상기와 같은 커버용 직물은 일반적으로 상대적인 동작시에 마모에 대해서 벨트-베이스 바디를 보호해 주는데, 특별히 슬라이딩 동작의 위험이 가장 큰 장소인 로드 캐리어와 지지 블록 사이에 있는 접촉 구역의 가장자리 영역에서 벨트-베이스 바디를 보호해 준다.

본 발명에 따른 V-벨트 장치는 첨부된 도면을 참조하여 하기에서 자세히 설명된다.

도 1은 지지 블록을 벨트의 길이 방향에서 바라본 개략적인 정면도이고,

도 2는 횡단면으로 도시된 로드 캐리어가 삽입된, 마찬가지로 벨트 길이 방향에서 바라본 상기 지지 블록의 개략적인 정면도이며,

도 3은 지지 블록의 대안적인 실시예를 벨트 길이 방향으로부터 정면에서 바라본 개략도이고,

도 4는 횡단면으로 도시된 2개의 로드 캐리어가 삽입된, 도 3에 따른 지지 블록의 개략도이며,

도 5는 3개의 지지 블록 및 그에 상응하게 삽입된 로드 캐리어의 한 섹션을 펼쳐진 위치에서 길이 방향을 따라 도시한 측면도이고,

도 6은 구부러진 상태의 도 5의 지지 블록을 나타내는 측면도이며,

도 7a, 7b 및 7c는 반경을 설명하기 위한 상세도이다.

본 발명에 따른 지지 블록(2)의 도 1에 도시된 바람직한 실시예는 대략 사다리꼴의 횡단면을 갖는다. 본 실시예에서는, 서로 마주 놓인 2개의 측면(4a, 4b)이 (도시되지 않은) 벨트 풀리의 홈 내의 측면(flank)에 대응하도록, 상기 2개의 측면은 상호 기울어져 있다.

서로 마주 놓인 상기 측면(4a, 4b) 중에서 하나의 측면(4a)에 슬롯(6a)(슬롯의 경계면(24))이 형성되어 있다. 상기 슬롯(6a)은 한 측면(4a)으로부터 마주 놓인 측면(4b)의 방향으로 - 원추형으로 좁아지면서 - 연장된다. V 벨트 장치를 조종하고 중량을 절감하기 위해서 지지 블록(2)에 홈(18)(융기부(20))이 제공된다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 V-벨트 장치는 적어도 하나의 로드 캐리어(10a) 및 그 위에 배치된 지지 블록(2)으로 이루어진다. 로드 캐리어(10a)가 실제로 탄성 중합체 바디, 인장 스트링(12) 및 사정에 따라서는 커버용 직물로 이루어지는 한편, 지지 블록(2)은 로드 캐리어보다 더 높은 변형 저항을 갖는 재료, 바람직하게는 알루미늄으로 제작된다.

도 2에서 또 알 수 있는 바와 같이, 슬롯이 형성된 측면(4a)에 마주 놓인 측면(4b)에는 마찰 라이닝(26)(friction lining)이 제공된다. 슬롯(6a)내에 제공된 로드 캐리어(10a)는 상기 슬롯(6a)의 개구 위로 약간 돌출한다. 탄성 중합체로 이루어진 로드 캐리어(10a) 내부에는, 금속, 유리 섬유, 폴리에스테르, 아라미드로 이루어지고 나사 형태로 감겨지거나 혹은 무한한 인장 스트링(12), 또는 동일한 재료로 이루어지고 천공된 개별의 코드가 매설되어 있다.

본 발명에 따른 지지 블록(2)의 도 3에 도시된 대안적인 실시예도 마찬가지로 대략 사다리꼴의 횡단면을 갖는다. 본 실시예에서도, 서로 마주 놓인 2개의 측면(4a, 4b)이 (도시되지 않은) 벨트 풀리의 측면에 대응하도록, 상기 2개의 측면은 상호 기울어져 있다.

서로 마주 놓인 상기 측면(4a, 4b)에는 슬롯(6a, 6b)이 각각 하나씩 형성되어 있다. 상기 2개의 슬롯(6a, 6b)은 상기 측면(4a, 4b)으로부터 블록(2)의 중심 영역의 방향으로 - 원추형으로 좁아지면서 - 진행한다. 상기 슬롯의 측면(경계면)은 도면 부호 (24)로 표기되어 있다.

도 4도 마찬가지로 대안적인 지지 블록(2)을 보여준다. 본 도면에서는 측면 슬롯(6a, 6b)에 로드 캐리어(10a, 10b)가 삽입되어 있다.

도 5 및 도 6은 길이방향에서 바라본 각각 하나의 측면도를 부분 확대 단면 방식으로 보여준다. 본 도면에서는, 블록(2)의 슬롯(6a, 6b)과 그 내부에 삽입된 로드 캐리어(10a, 10b)에 오목한 섹션 및 볼록한 섹션(14a, 14b; 16a, 16b)이 제공되어 있음을 알 수 있다. 슬롯(6a)의 볼록한 섹션(14a)이 로드 캐리어(10a)의 오목한 섹션(16a)과 접촉 맞물림 상태에 있고, 슬롯(6b)의 볼록한 섹션(14a)이 로드 캐리어(10b)의 오목한 섹션(16a)과 접촉 맞물림 상태에 있다. 반대로, 슬롯(6a)의 오목한 섹션(14b)이 로드 캐리어(10a)의 볼록한 섹션(16b)과 접촉 맞물림 상태에 있고, 슬롯(6b)의 오목한 섹션(14b)이 로드 캐리어(10b)의 볼록한 섹션(16b)와 접촉 맞물림 상태에 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 실시예는 블록 중심의 중요한 영역 내에서 슬롯(6a 및/또는 6b)의 상부 및 하부 경계면(24) 상에 볼록한 섹션(14a)을 가지며, 도시되지 않은 다른 가능한 실시예들은 블록 중심 또는 그 위에 슬롯의 2개의 오목한 경계면을 갖거나, 또는 하부의 오목한 경계면과 조합된 볼록한 경계면을 갖거나, 또는 각각 로드 캐리어에 대응하는 형상을 갖는 하부의 블록 슬롯의 볼록한 경계면과 조합된 상부의 오목한 경계면을 갖는다.

도 5에 도시된 실시예에서 로드 캐리어(10)는 또한 양면이 하나의 커버용 직물(22a, 22b)에 의해서 둘러싸여 있다.

도 6으로부터는 또한, 이웃하는 블록(2)의 내부 단부가 전방 단부(ψ₁) 및 후방 단부(ψ₂)(도 7c 참조)의 경사짐으로 인해, 심지어 가능한 최소 주행 반경에 대해서도 해당 벨트 풀리 둘레에 감겨진 경우에 상호 접촉되거나 또는 방해되지 않는다는 것을 알 수 있다.

상기 측면도를 확대 도시한 도 7a 및 7b에서는, 지지 블록의 "상부" 및 "하부" 슬롯 표면의 경계 윤곽이 적어도 3개의 (선에 의해서 상호 제한된) 섹션으로 이루어진다는 것을 알 수 있다. 적어도 3개의 상기 섹션 각각에는 대응하는 화살표(R₁ 내지 R₆)를 갖는 반경에 따라 상이한 만곡부(곡률)가 존재한다.

도 7b에 예로 도시된 로드 캐리어와, 외부 맞물림 및 내부 맞물림될 때 블록 중심 영역에서 반경(R₇ 및 R₈)을 갖는 로드 캐리어의 단순한 만곡부에 따라, 3개의 반경을 갖는 블록의 "하부" 슬롯 표면에 의해, 슬라이딩 동작이 경미하게 발생되는 블록 중심 영역에서 압력 집중이 생성되고 슬라이딩 동작이 큰 측면 영역으로 가면서 압력이 신속하게 감소되도록, 접촉면에서의 압력이 조절된다. 블록의 상부 슬롯 표면의 윤곽도 마찬가지로 적어도 3개의 반경으로 이루어지고, 상기 3개의 반경 중에서 도시된 실시예에서는 2개가 음으로 형성되어 있으며, 블록 중심 영역에서 반경(R₇)과의 상호 작용에 의해 재차 압력 분배가 이루어지고, 상기 압력 분배는 슬라이딩 동작이 없는 접촉 영역에 압력을 집중시킴으로써 효율을 높여준다.

도 7c는 동작이 없는 중심 영역에서 얻어진 압력 집중 및 슬롯 표면의 측면 영역에서의 압력 감소를 보여준다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2: 블록, 가로 블록, 지지 블록

4a, 4b: 측면

6a, 6b: 슬롯, 블록 슬롯

10a, 10b: 로드 캐리어
12: 인장 스트링

14, 16: 오목하고 볼록한 섹션

14a: 블록 슬롯의 볼록한 섹션

14b: 블록 슬롯의 오목한 섹션

16a: 로드 캐리어의 오목한 섹션

16b: 로드 캐리어의 볼록한 섹션

22a, 22b: 커버용 직물

24: (슬롯의) 경계면

26: 마찰 라이닝

Claims

각각 홈이 형성되어 있는 2개 이상의 풀리 둘레에 감겨 있고, 상기 풀리 사이에서 펼쳐진 상태를 가지며 상기 풀리 둘레로 이동하는 경우 최소의 주행 반경을 갖는 V-벨트로서,

종축을 형성하며 상기 종축의 방향으로 이동가능한 하나 이상의 로드 캐리어(10a, 10b)와,

상기 로드 캐리어가 내부에 끼워지는 슬롯(6a, 6b)을 각각 구비하는 복수의 블록(2)을 포함하며,

상기 로드 캐리어(10a, 10b)는 탄성 중합체 및 복수의 인장 스트링(12)으로 이루어지며,

상기 블록(2) 각각은 중심 영역, 및 상기 홈에 대응되도록 구성되는 경사진 측면(4a, 4b)을 구비하며 상기 종축에 대해 가로로 배치되고,

상기 슬롯(6a, 6b) 각각은 상기 슬롯(6a, 6b)에 대응하는 상기 블록(2)의 경사진 측면 중 하나로부터 상기 블록(2)의 중심 영역을 향해 연장되며,

상기 로드 캐리어(10a, 10b) 및 상기 블록(2) 각각은 상기 종축의 방향으로 서로에 대해 이동할 수 없도록 맞물리고 상기 종축을 가로지르는 방향으로 서로로부터 해체가능하며,

상기 슬롯(6a, 6b) 각각은 상기 로드 캐리어(10a, 10b)가 사이에 끼워지는 상호 인접하는 경계면(24)을 구비하고,

상기 로드 캐리어(10a, 10b)는 상기 경계면(24) 중 대응하는 경계면을 향하는 각각의 접촉면을 구비하며,

상기 로드 캐리어(10a, 10b)는 상기 접촉면들 중 하나 이상의 위에 오목한 섹션(16a) 및 볼록한 섹션(16b) 중 하나 이상을 구비하며, 상기 블록(2) 각각의 슬롯(6a, 6b)은 상기 경계면들(24) 중 하나 이상의 위에 볼록한 섹션(14a) 및 오목한 섹션(14b) 중 하나 이상을 구비하고,

상기 경계면들의 상기 볼록한 섹션 및 상기 오목한 섹션은 상기 하나 이상의 접촉면의 상기 볼록한 섹션 및 상기 오목한 섹션과 맞물려 결합되며,

상기 접촉면 및 상기 경계면(24)은 상기 V-벨트의 펼쳐진 상태로부터 상기 V-벨트가 최소 주행 반경을 갖게 되는 상기 V-벨트의 상태까지 형성하는 접촉 영역을 공동으로 형성하고,

상기 접촉 영역의 전체 범위에 걸쳐, 상기 접촉 영역의 중심으로부터 상기 접촉 영역의 외부 영역으로 곡률이 증가되도록 상기 블록 및 상기 로드 캐리어 중 하나에, 일정한 곡률을 갖는 3개 이상의 섹션의 조합 또는 연속적으로 변동되는 만곡부가 구현되는,

V-벨트 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 로드 캐리어(10a, 10b)는 상기 접촉면들 중 하나 이상의 접촉면을 둘러싸는 커버용 직물(22a, 22b)을 구비하는,

V-벨트 장치.