KR100916625B1 - 밴드 피복식 동력 전달 ｖ벨트 - Google Patents

Abstract

개시된 단일 가닥의 밴드 피복식 V벨트는, 적어도 하나의 밴드 직물층(45)이, 벨트 본체의 하면 및 각 측면에 걸쳐 접합되어 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 마련된다. 이 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지는 않는다. 벨트 본체의 양쪽 측면에 위치하는 밴드 직물층의 개수의 총합은 벨트 본체의 상면(47)과 하면에 위치하는 밴드 직물층의 개수의 총합을 초과한다.

V벨트, 밴드 피복, 직물, 굽힘 저항, 수명, 겹침부

Description

밴드 피복식 동력 전달 Ｖ벨트{BANDED POWER TRANSMISSION V-BELT}

본 발명은 동력 전달용 고무 V벨트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나 이상의 직물 밴드층이 벨트의 외부 구동면을 덮고 있는 고무 V벨트에 관한 것이다.

피복식, 즉 밴드 피복식 동력 전달 V벨트는 통상 고무 또는 기타 폴리머 함침 직물로 된 외층이 벨트 코어를 둘러싸고 있는 구조로 이루어진다. 피복은 주변 요소로부터 벨트를 보호하고, 벨트의 마찰 특성을 조절하며, 그리고 V벨트 구동 장치에서 시브(sheave)(풀리)에 접촉할 때에 벨트의 마모를 방지하는 것을 비롯한 다수의 기능을 제공한다. 이러한 "완전 피복식(full-cover)" V벨트는 통상 외층 직물의 한쪽 가장자리가 다른 쪽 가장자리와 겹쳐지도록 제조된다. 이러한 겹침부는 벨트 전체 길이를 따라 연장한다. 2층의 직물을 갖는 벨트의 겹침부는 하나가 다른 하나의 위에 쌓일 수 있다. 도 7에 도시한 전형적인 종래 기술에 따른 밴드 피복식 V벨트 구조에서는 벨트의 상면에서 도면 부호 15로 나타낸 부위에 내측 밴드(11)가 겹쳐지고 외측 밴드(13)는 벨트의 상면에서 도면 부호 17로 나타낸 부위에서 겹쳐져, 겹침부들이 쌓여지게 된다. 이들 겹침부는 벨트 코어에서의 두께 변화를 초래하여, 인장 부재(19)의 층이 정상적인 수평 배향으로부터 비틀리게 한다.

하중 부담 구역의 인장 코드가 벨트에서의 동력 전달을 담당하기 때문에, 코 드 라인에서의 비틀림은 인장 부재에서 불균일한 하중 분포를 초래한다. 이러한 불균일한 하중은 코드에 균일하게 하중이 가해지는 벨트와 비교할 때에 벨트의 동력 전달 능력을 감소시킨다. 게다가, 벨트의 최상면 또는 최하면에 겹침부가 위치할 수 있는 종래의 벨트는 굽힘 저항의 증가를 보인다. 그러한 굽힘 저항의 증가는 특히 비교적 소직경의 시브를 이용하는 구동 장치에서 벨트 수명의 감소를 초래한다.

따라서, 벨트의 구동면에 대해 최적의 마찰 특성을 제공하고, 매립된 인장 코드에 대한 최대의 보호 기능을 제공하면서 굴곡 저항을 억제하도록 직물 재료의 사용을 최소화하며, 그리고 코드 라인의 비틀림 및 인장 부재에서의 불균일한 하중 분포를 초래할 수 있는 겹침부의 사용을 피할 수 있는 밴드 피복식 V벨트 구조가 필요하다.

하나의 양태에서, 본 발명은, 압축 섹션, 인장 섹션 및 부하 전달 섹션을 구비하는 고무로 형성된 대체로 사다리꼴 형상의 본체를 포함하는 단일 가닥의 밴드 피복식 동력 전달 V벨트에 관한 것이다. 벨트 본체는 상면, 하면 및 측면을 구비하며, 측면은 서로를 향해 경사져 수렴하며, 부하 전달 섹션은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 평행하게 연장하고 상면과 하면의 사이에서 측면과 교차한다. 적어도 하나의 밴드 직물층이 벨트 본체의 하면 및 각 측면에 걸쳐 접합되도록 마련되어, 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮게 된다. 밴드 직물의 층은 그 자신과 겹쳐지지는 않는다.

다른 양태에서, 본 발명은, 압축 섹션, 인장 섹션 및 부하 전달 섹션을 구비하는 고무로 형성된 대체로 사다리꼴 형상의 벨트 본체를 포함하는 단일 가닥의 밴드 피복식 동력 전달 V벨트에 관한 것이다. 벨트 본체는 상면, 하면 및 측면을 구비하며, 측면은 서로를 향해 경사져 수렴하며, 부하 전달 섹션은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 평행하게 연장하고 상면과 하면의 사이에서 측면과 교차한다. 벨트 본체는 또한 대체로 뒤집힌 U자 형상의 제1 밴드 직물층을 구비하며, 이 제1 밴드 직물층은 벨트 본체의 상면 및 각 측면에 걸쳐 접합되는 한편, 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 측면을 따라 아래로 연장한다. 제1 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지는 않는다. 벨트 본체는 또한 대체로 U자 형상의 제2 밴드 직물층을 구비하며, 이 제2 밴드 직물층은 벨트 본체의 하면 및 각 측면에 걸쳐 접합되어, 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 측면을 따라 위로 연장하며, 제2 밴드 직물층은 제1 밴드 직물층과는 겹쳐지지만 그 자신과 겹쳐지지는 않는다.

본 발명의 바람직한 양태를 첨부 도면을 참조하여 설명하며, 여러 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 V벨트 구동 장치의 개략도이며,

도 2는 도 1의 구동 장치의 V벨트를 단면 2-2를 따라 취한 부분 단면 사시도이고,

도 3은 본 발명의 대안적인 실시예의 부분 단면 사시도이며,

도 4는 본 발명의 대안적인 밴드 또는 피복 구성의 개략도이고,

도 5는 본 발명에 따른 다른 대안적인 밴드 구조를 나타내는 도면이며,

도 6은 본 발명에 따른 또 다른 대안적인 밴드 구조를 나타내는 도면이고,

도 7은 종래 기술의 V벨트의 개략적인 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 원동 시브(12), 종동 시브(14), 구동 관계로 이들 시브에 끼여 그 둘레에서 견인되는 V벨트(18), 시브 사이에서 벨트의 긴장을 유지하고 이완을 제거하도록 벨트의 상부, 즉 폭이 넓은 측과 맞물리는 평탄면을 갖는 아이들러 풀리(16)를 포함하는 전형적인 동력 전달 구동 시스템(10)이 도시되어 있다.

동력 전달 벨트(18)는, 고무 또는 고무류 재료로 이루어져 압축 섹션(22), 인장 섹션(24) 및 부하 전달 섹션(26)을 구비하는 대체로 사다리꼴 형상의 본체(20)를 갖는 V형이다. 본 발명의 V벨트가 상보적인 형상을 갖는 시브 또는 풀리를 사이에서 자동차용 및 산업용 동력 전달을 비롯한 다양한 용례에 사용될 수 있지만, 본 발명의 밴드 피복식 V벨트는 산업용 용례에 특히 적합하다. 본 발명의 벨트에 적용할 수 있는 단일 가닥의 산업용 V벨트의 표준 단면은 산업 표준 치수로는 A, B, C, D, 2L, 3L, 4L, 3V, 5V, 8V형이 있고 미터계 치수로는 SPZ, SPA, SPB, SPC형이 있다. 이들 벨트는 도 2에 도시한 바와 같이 상면(28)과 하면(30)이 대체로 평행하고 각 측면(32, 34)이 서로를 향해 경사져 수렴하고 있는 표준 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 측면(32, 34)은 다소 오목할 수 있고, 상면(28) 및 하면(30)은 크라운을 갖거나 기타 통상의 형상을 가질 수 있다.

벨트 본체(20)는 고무로 형성되는 데, 여기서 "고무(rubber)"는 예를 들면 혼합밀(mixing mill)에서 고상 형태로 처리될 수 있는 가교 가능한 천연 또는 합성 엘라스토머를 의미한다. 그러한 고무는 통상 고무 처리 산업 분야에 공지된 적절한 배치(batch)식 또는 연속식 믹서 내에서 생형(green form) 또는 미(未)경화 형태로 적절한 첨가제, 증량제, 보강제, 가속제, 충전제, 그리고 예를 들면 황 또는 퍼옥사이드와 같은 경화제 등과 함께 혼합된다. 본 발명에 유용한 전형적인 합성 고무로는 폴리클로로프렌, 에틸렌과 프로필렌의 코폴리머, 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 모노머의 테르폴리머(예를 들면, EPDM), 스티렌 부타디엔 고무, HNBR, CSM, 실리콘 고무, 플루오로엘라스토머, 전술한 것들의 혼합물, 그리고 적절한 열가소성 또는 열경화성 폴리머 또는 "플라스토머(plastomer)", 폴리에틸렌, 폴리에스테르(DuPont사의 등록 상표인 Hytrel), 또는 산토프렌(Santopren)(Advanced Elastomer Systems, LP사의 등록 상표)과 갖는 재료와 혼합되는 전술하였거나 기타 공지의 고상 처리형 고무의 혼합물이 있다. 수많은 형태의 폴리우렌탄에 적용할 수 있는 액상 주조에 의해 형성되는 것과 같은 액상 처리형 엘라스토머 재료는 전술한 정의에 포함되지 않은 것으로 본 발명에 의해 고려되지 않는다.

압축 섹션(22), 인장 섹션(24), 및 이들 사이에 끼여 부하 전달 섹션(26)의 나선형으로 감긴 인장 부재(27)가 매립되어 있는 검 스톡 층(gum stock layer)(25)으로 이루어진 다양한 층 중 임의의 층이 전술한 고무 재료 중 임의의 재료로 형성 되는 데, 이 고무 재료들은 통상 직물 보강제의 유무에 관계없이 고무 스톡의 층 또는 캘린더 시트(calendered sheet)로서 축조 드럼(building drum) 상에 적층된다. 도 2의 V벨트의 코어 도는 벨트 본체는 코튼, 폴리에스테르 섬유 또는 아라미드 등의 기타 적절한 섬유의 복합재와 같은 섬유 충전 고무 스톡을 포함할 수 있으며, 이는 압축 섹션과 인장 섹션 중 하나에 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 도 2의 벨트의 경우, 최외측의 인장 섹션 층(24) 및 압축 섹션의 층(36) 모두에 섬유 보강제가 충전되는 것이 적합하다.

다소 벨트의 중립 축선에 위치하는 부하 전달 섹션(26)은 바람직하게는 단일 코드의 인장 부재(27)로 이루어지는 데, 이 인장 부재는, 벨트가 드럼 상에 적층될 때에 아래에 놓인 고무층 위에 나선형으로 감겨져 적절한 형태의 접착성 검 층(25) 사이에 끼이게 된다. 바람직한 실시예에서, 벨트에 이용되는 고무는 폴리클로로프렌으로, 압축 섹션, 인장 섹션 및 하중 부담용 검 섹션의 모든 부분에 사용된다. 대안적으로, 특히 특별히 긴 길이의 벨트의 경우, 부하 전달 섹션은 부하 전달 섹션을 구성하는 복수의 층을 형성하도록 드럼 주위에 복수회 감겨지는, 타이어 코드의 캘린더 시트(간격을 두고 배치된 씨실 코드에 의해 하중 부담용 날실 코드가 직물 형태로 함께 유지됨)와 같이 다중 코드로 형성될 수 있다.

부하 전달 섹션이 단일 인장 코드 또는 다중 인장 코드로 형성되는 가에 관계없이, 부하 전달 섹션은 벨트의 상면 또는 하면 중 적어도 하나에 실질적으로 평행하게 연장하여, 도면 부호 37로 나타낸 "가장자리 코드"로서 벨트의 측면과 교차한다.

바람직하게는, 부하 전달 섹션(26) 바로 아래에 코드 지지층(23)이 배치된다. 이 코드 지지층(23)은 섬도(纖度)가 큰 날실 코드가 측방향 지지를 제공하기 위해 인장 코드(27)에 대해 횡방향으로 연장하고 있는, 타이어 코드의 하나 이상의 캘린더 시트로 이루질 수 있다.

본 발명에 따르면, 그러한 가장자리 코드(37)와 함께 벨트 본체(20)는 벨트 본체의 하면(30) 및 각 측면(32, 34)에 걸쳐 접합되는 밴드 직물층((38)에 의해 덮여, 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측벽과 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮게 된다. 바람직하게는, 밴드 직물층(38)은 도시한 바와 같이 벨트의 측벽(32, 34)만을 덮어, 도면 부호 A-A로 나타낸 코드라인 위로, 바람직하게는 벨트의 상면 모서리까지 연장한다. 그러나, 밴드 직물층(38)은 밴드 직물층(38)이 그 자신과 겹쳐지지 않는 한[도 7의 종래 기술의 벨트에서와 같은 겹침부(15 및/또는 17)가 없는 한] 상면(28)의 일부에 걸쳐 덮일 수도 있다.

밴드 직물층(38)은 직물(fabric), 즉 서로 얽혀있는 실, 섬유 또는 필라멘트로 제조된 평탄한 피륙 구조로 이루어진다. 이러한 직물은 정방형 직조 직물(square woven fabric), 능직물, 편직물, 편조직물(braid)과 같은 직조 직물(woven fabric)이나, 펠트 또는 니들 펀칭된 양모피(needlepunched fleece)와 같은 부직 직물(non-woven fabric)일 수 있다. 많은 산업적 용례를 위해 사용되는 직조 직물은, 날실과 씨실 사이의 각도가 통상적인 90의 사잇각을 초과하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 95°내지 약 125°의 범위에 속하고, 가장 바람직한 각도는 벨트에 대해 각도(α)로 적용한 바와 같이 약 100°내지 약 120°이다. 이러한 사잇각은 도 2의 벨트의 측면을 덮는 밴드 직물층(38)에 대해 사용되며, 또한 도 3의 실시예에 이용된 상부 제1 밴드층(39)에 대해서도 사용된다. 날실과 씨실 간의 사잇각이 (벨트에 부착 및 팬터그래핑(pantographing) 전에) 120°정도의 밴드 직물층의 이용에 대해서는 Mitchell에 허여되어 본 출원인에 양도된 미국 특허 제2,519,590호에 보다 상세하게 개시되어 있다.

밴드 직물층(38)은 적어도 벨트 본체에 접착하도록 벨트 본체를 향하는 내측에서 통상 고무로 처리될 수 있다. 그 외면은 클러칭(clutching) 용례의 경우에는 미처리 상태로 남겨둘 수 있으며, 또한 원하는 경우에 고무로 처리될 수도 있다.

단지 하나의 밴드층[도 2의 밴드 직물층(38)]이 코드 라인(A-A)을 덮도록 코드 라인을 지나 연장하더라도 충분하다. 예를 들면, 도 2의 밴드 구성이 사용될 수 있으며, 추가로 뒤집힌 U자 형상의 밴드가 벨트의 상면(28)을 가로질러, 코드 라인(A-A)을 덮거나 코드 라인 아래로 연장하지는 않은 상태로 밴드 직물층(38)의 내측 또는 외측에서 인장 섹션(24)의 측부의 둘레를 감쌀 수도 있다.

도 3의 V벨트는, 폭이 보다 좁고 높이가 보다 큰 단면을 사용하는 한편, 벨트의 외면을 덮는 데에 다중층(2층)의 밴드 직물을 이용하고 있다는 점 외에는 도 2의 벨트와 유사하다. 도 3의 벨트의 코어 본체(20a)의 구조는 도 2의 구조와 실질적으로 동일할 수 있다. 그 구조 및 구성은 벨트에 대해 정해진 특정 용례에 좌우될 것이다.

2층의 밴드 직물, 즉 제1 밴드층(39) 및 제2 밴드층(41)이 도 3의 벨트에 이용된다. 제1 층, 즉 내측 제1 밴드층(39)은 대체로 뒤집힌 U자 형상으로서, 코어 벨트 본체의 상면(28a)을 가로질러 그 상면에 접합될 뿐만 아니라 벨트의 측면(32a, 34a)에 부착된다. 제1 밴드층(39)은 적어도 코드 라인(B-B)을 지나게 측벽(32a, 34a)을 따라 아래로 연장하며, 바람직하게는 도시한 바와 같이 실질적으로 벨트의 하부 모서리까지 연장한다. 이러한 식으로, 벨트의 부하 전달 섹션(26a)에 있어서 벨트 본체의 측면과 교차하는 도면 부호 37a로 나타내는 지점이 내측 제1 밴드층(39)에 의해 완전히 덮일 것이다. 제1 밴드층(39)은 바람직하게는 캘린더링 작업에서와 같이 적절한 고무를 사용한 프릭셔닝(frictioning) 또는 스키밍(skimming) 등에 의해 고무로 처리되어, 고무 코어(20a)에 접합되어 경화(vulcanizing)될 수 있다. 바람직하게는, 제1 밴드층(39)은 또한 벨트의 완성된 상면(43)을 형성하는 외면에 프릭셔닝 또는 스키밍 코팅을 갖고 있어, 도 1에 도시한 평풀리 또는 텐셔너(16)와 같이 벨트의 배면에서 작용하는 장치와 맞물리도록 충분히 높은 마찰 계수를 제공하게 된다. 그러나, 벨트의 배면에 덜 거친 표면이 요구되거나 클러칭이 요구되는 다른 용례에서는 적절한 코팅의 여부에 관계없이 제1 밴드층(39)의 외면은 단순히 노출된 직물 그 자체로 남겨질 수도 있다.

대체로 U자 형상을 하는 밴드 직물의 제2 밴드층(41)은 벨트 본체의 하면(30a)을 가로질러 그에 접합되는 한편, 위치(B-B)에서 부하 전달 섹션이 벨트 본체의 측면과 교차하는 도면 부호 37a로 나타낸 지점을 덮도록 벨트의 측면(32a, 34a)을 따라 위로 연장한다. 제1 밴드층(39)의 경우와 같이, 외측의 제2 밴드층(41)은 벨트 본체의 전체 둘레에 걸쳐 연장하여 그 자신에 겹쳐지지는 않는다. 외측의 제2 밴드층(41)은 바람직하게는 내측 제1 밴드층(39)과 마찬가지로 그 내면이 고무로 처리되어 내측 제1 밴드층(39)과 접합되게 된다. 유리하게는, 제2 밴드층(41)의 외면은 어떠한 고무 코팅도 없으며, 바람직하게는 적절한 직물 처리를 수행하는 것 외에는 노출된 상태로 유지된다. 이러한 식으로, 제2 밴드층(41)에 의해 제공되는 측면과 맞물리는 시브의 마찰 특성이, 클러칭 또는 충격 인가식 구동 장치의 경우와 같이 벨트가 맞물리게 되는 시브(12, 14)에 대해 약간의 슬립을 허용하도록 최적화될 수 있다. 대안적으로 제2 밴드층(41)은 내면 및 외면 모두가 고무로 처리될 수 있다.

수많은 산업용 벨트를 위해 유용한 배면 마찰 특성을 달성하기 위해 내측 제1 밴드층(39)을 양면 모두에서 고무로 처리함으로써, 그리고 클러칭 또는 유사한 용례를 위해 외측 제2 밴드층(41)에 대해 노출 구조를 사용함으로써, 벨트는 구별되게 대비되는 2가지 색조의 색상으로, 즉 벨트(43)의 배면에서는 검은색으로 되고 벨트의 측면 및 하면에서는 만족스런 2가지 색조의 색상 조합을 위해 검은색과 구별되는 다른 색상으로 될 수 있다.

본 발명의 범위 내에는 기타 밴드 직물 구성이 포함된다. 이러한 대안적인 구성의 예가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 도 4에서, 2층의 밴드 직물(45, 47)이 도 2 및 도 3에 각각 도시된 벨트 본체(20, 20a)와 구조 및 구성상 유사할 수 있는 벨트 본체(20b)를 덮고 있다. 도 4에서, 밴드 직물의 제1 층은 벨트 본체(20b)에 접합된 대체로 U자 형상을 하며, 제2의 외층(47)은 제1 층(45) 위에 배치되어, 벨트의 측면에서 제1 층(45)과 겹쳐진다. 이러한 구성은 기본적으로 도 3에 도시한 구성과 반대이다.

도 5에서, 제1 및 제2 층(49, 51)은 대체로 U자 형상으로 형성되어, 벨트 본 체(20c)의 하면 및 측면에 걸쳐 접합되고, 제3 층(53)이 대체로 뒤집힌 U자 형상으로 형성되어, 상면을 덮는 한편, 제1 및 제2 층의 위쪽으로 연장된 부분과 겹쳐짐으로써 이들 층과 벨트의 측면을 따라 겹쳐진다.

도 6에는 3층 밴드 직물 피복의 다른 구조가 도시되어 있다. 이는 대체로 U자형 구성을 갖는 제1 층(55)이 벨트 본체(20d)의 하면 및 측면에 걸쳐 접합되어 있다는 점 외에는 도 5와 유사하다. 대체로 뒤집힌 U자 형상의 제2 층(57)이 벨트의 측면을 따라 제1 층(55)과 겹쳐지고, 대체로 U자 형상을 갖는 제3의 마지막 층(59)이 벨트 본체(20d)의 측면을 따라 적어 제2 층(57)과 겹쳐져 그에 접합되어 있다.

도 4 내지 도 6에 예시한 구성은 부하 전달 섹션이 벨트 본체의 측면과 교차하게 되는 지점에 인접하도록 또는 그 지점을 지나도록 연장하는 적어도 하나의 층을 구비한다. 이러한 식으로, 밴드 직물층 중 적어도 하나가 도 2 및 도 3에 도시한 가장자리 코드(37, 37a)와 유사한 가장자리 코드를 덮게 된다. 게다가, 도 4 내지 도 6의 다양한 밴드층은 벨트에 대해 원하는 마찰 및 굴곡 특성을 제공하고, 또한 여러 층들 간에 적절한 접합을 제공하도록 맞춤 제작될 수 있다. 이러한 변경은 전술한 실시예와 마찬가지로 적절한 코팅의 사용을 통한 직물 처리에 의해, 그리고 직물이 캘린더링 등에 의해 고무로 함침되었는지의 여부에 따라 이루어질 수 있다. 당업자라면, 도 2 내지 도 6에 도시한 것 외에도 본 발명의 원리를 이용하여 기타 다양한 밴드층 구성을 안출하여, 벨트의 상면 및 하면에서의 겹침을 피하고 충분한 수의 밴드층이 이들이 겹쳐지게 될 벨트의 측벽에 접하게 위치하게 함 으로써 적절한 내마모성을 제공하고 주변환경에 대한 보호 기능을 제공할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 전술한 점은 벨트의 상면 및 하면을 따라 최소 개수의 층을 배치하여 굽힘 저항을 감소시킴으로써 달성된다. 벨트 본체의 양쪽 측면에 배치되는 밴드 직물층의 개수의 총합은 벨트 본체의 상면과 하면에 배치되는 밴드 직물층의 개수의 총합보다 많다. 감소된 굽힘 저항은 또한 도 1에 도시한 바와 같이 나란히 배치된 시브(12, 14)들 간에 약간의 오정렬을 벨트 구동 장치가 수용할 수 있게 하는 능력을 향상시킨다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 벨트는 공지의 방법에 의해 제조될 수 있으며, 이러한 방법은 당업자들이 이해할 수 있는 것으로 본 발명의 일부를 형성하지는 않는다. 그러한 방법 중 하나에서는 벨트가 드럼 상에서 뒤집힌 형태로 축조된다. 따라서, 도 2의 벨트와 관련하여, 원하는 치수의 캘린더 시트 형태의 오버코드층(24)을 축조 드럼 상에 쌓고, 이어서 접착성 검 층(25)을 쌓는다. 이어서, 접착성 검 층의 외면에 단일 인장 코드(27)를 송출 장치에서부터 적절한 간격 및 장력을 주면서 나선형으로 감아 부착한다. 이러한 인장 코드 다음에 또 다른 접착성 검 층을 추가한다. 인장 코드 위의 접착성 검 층 상에는, 적절한 Banner Table^TM("Banner(등록상표)"는 Burrows Manufacturing Ltd.의 등록 상표임) 상에 중첩된 형태로 서로 겹쳐진 일련의 시트로서 이루어질 수 있는 크로스 코드 캘린더 시트(cross cord calendared sheet)가 부착된다. 이어서, 이 층에는 섬유 충전 캘린더 층(36)이 둘러져 부착되고, 이 층 위에는 마지막으로 압축성 고무층이 적층된다. 이어서, 완전히 축조된 슬리브를 나이프 또는 기타 절단 장치를 사용하여 소정 형상으로 절단하여 개개의 생형(미경화) 벨트 본체를 생성하고, 이 벨트 본체의 3면(하면 및 측면)에만 밴드 직물층(38)을 부착한다. 밴드 직물층(38)은 그 양쪽면이 캘린더에서 고무에 의해 프릭셔닝되거나, 노출 구조를 원하는 경우에 벨트 본체(20)에 인접하게 배치될 그 내측면이 고무를 사용하여 스키밍되고, 원동 또는 종동 시브측과 맞물리게 되는 외면은 노출된 채로 나둘 수 있다. 이어서, 개개의 미경화 벨트 가닥은 증기 오토클레이브 내에서와 같은 고온 및 고압 하에서 통상적으로 경화 처리되어, 그대로 사용할 수 있는 완전히 일체화된 경화 벨트가 얻어진다.

통상, 경화를 달성하는 데에 사용되는 실제 경화 장치는 개개의 미경화 벨트 가닥이 금속 몰드 및 링 부재에 의해 형성된 개개의 공동 내에 배치되는 공지의 링 몰드(ring mold)일 수 있으며, 그 일례가 Schwabauer에 허여된 미국 특허 제4,095,480호에 개시되어 있다. 대안적으로, 특히 길이가 특별히 긴 벨트의 경우, Stecklein 및 Daugherty에 허여된 미국 특허 제4,332,576호에 개시된 것과 같은 공지의 스텝 경화 프로세스(step curing process)가 이용될 수도 있다.

이하의 작업예는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 보다 상세한 설명을 제공할 것이며, 본 발명에 따라 제조된 벨트에 기인한 이점을 입증할 것이다.

예 Ⅰ

도 3의 실시예와 실질적으로 일치하는 본 발명의 V벨트 및 밴드층 구조를 제외하면 동일하게 제조된 비교 벨트를 아래와 같이 제조하였다. 먼저, 길이가 1㎜ 이고 직경이 매우 미세한 순 코튼 섬유가 폴리클로로프렌 고무에 코튼 섬유 1중량부 대 폴리클로로프렌 폴리머 5중량부의 비율로 추가되어 있는 0.030인치(0.76㎜) 두께의 칼린더링된 섬유 충전 스톡(24a)이 축조 드럼 상에 부착되었다. 또한, 3 내지 5 ㎜ 길이의 폴리에스테르 섬유가 폴리에스테르 섬유 1중량부 대 폴리클로로프렌 폴리머 10중량부의 비율로 폴리클로로프렌 고무와 혼합되었다. 이어서, 섬유 충전 스톡층 상에는 0.017인치(0.43㎜)의 두께를 갖는 폴리클로로프렌제 접착성 검의 시트가 부착되었으며, 그 위에는 단일의 인장 코드(27)가 나선형으로 감겼다. 이 인장 코드는 0.055인치(1.4㎜)의 게이지 두께를 갖는 아라미드 섬유로 형성되었으며, 이 코드의 표면에 다음과 같은 세 차례의 코팅 처리가 행해졌다. 첫 번째 처리에서는 표준 조성의 프라이머를 사용하였으며, 두 번째 처리에서는 프라이머 상에 레조르시놀 포름알데히드 라텍스(RFL)를 코팅하였고, 마지막 세 번째 처리에서는 용제에 분산된 액체 폴리클로로프렌 시멘트를 침지법(dipping)에 의해 도포하였다. 이러한 코드는 2500-1/5 타입으로서, 섬도가 2500dtex인 개개의 실을 4 꼬임/인치(0.16꼬임/㎜)로 Z 꼬임 방향으로 꼬고, 이렇게 얻어진 연사 5가닥을 2꼬임/인치(0.08꼬임/㎜)로 S꼬임 방향으로 꼬아 코드를 형성하였다. 이어서, 0.017인치(0.44㎜)의 접착성 검의 다른 층이 코드 다음에 추가되었다. 이 접착성 검 상에는 "타이어 코드"로서 알려진 0.030인치(0.76㎜) 두께의 크로스 코드 직물이 부착되었는 데, 이 크로스 코드 직물에서 인장 코드(27)에 대체로 직각으로 연장하는 메인 코드는 0.024인치(0.61㎜)의 두께를 갖고 있었다. 이 크로스 코드 직물은 RFL로 처리되었으며, 다중 나일론 타이어 코드(23a)는 인치당 36개의 메인 코드 단 부(㎜당 1.42개의 코드 단부)를 갖고 있었다. 크로스 코드 상에 부착되는 그 다음 층(36a)은 층(24a)과 동일한 섬유 충전 스톡(24a)이었으며, 이어서 마지막으로 0.042인치(1.07㎜) 두께의 폴리클로로프렌 검 스톡이 부착되었다.

이와 같이 적층된 미경화 성분으로 이루어진 카카스(carcass)는 이어서 개개의 벨트 본체(20a)로 절단되었으며, 이러한 벨트 본체는 각각 이어서 뒤집혀져 아래와 같이 벨트 본체의 외부에 밴드층이 부착되었다. 제1 밴드층(39)은 RFL로 처리된 후 폴리클로로프렌 고무를 사용하여 양쪽면에서 프릭셔닝된 0.021인치(0.53㎜) 두께의 직물로 구성되었다. 그 직물은, 날실 섬유와 씨실 섬유 간에 최초 직조 바이어스 앵글이 120°인 처리된 코튼-나일론 직포 직물로서, 벨트에 부착되었을 때의 최종 바이어스 앵글은 105°였다. 이 직물 자체는 코튼 75%와 나일론 25%의 혼합물로 이루어졌다. 이러한 제1 밴드층(39)은 대체로 뒤집힌 U자 형상으로 부착되어, 벨트 본체(20a)의 상면(28)을 덮고, 벨트의 측면(32a, 34a)을 따라 아래로 실질적으로 벨트 본체의 하부 모서리까지 연장하게 되는 데, 그 모서리에 둘러져 벨트 본체의 하면(30a)상으로 연장하지는 않았다.

제2 밴드층(41)은, RFL 처리된 직물이 양쪽면에서 프릭셔닝되기 보다는 내면에서만 스키밍되었으며, 제2 밴드층(41)의 외면에서는 고무가 도포되지 않아 틈새에 고무가 함침되지 않은 노출 처리 상태의 직물로 되었다는 점을 제외하면 제1 밴드층(39)에 사용된 것과 동일한 직물 재료로 형성되었다. 이러한 제2 밴드층(41)은 도 3에 도시한 바와 같이 대체로 U자 형상으로 부착되어, 벨트 본체의 하면(30a)을 덮는 한편, 벨트의 측면을 따라 위로 실질적으로 벨트의 상부 모서리까지 연장하게 되는 데, 상면(43)까지 연장하거나, 그 자신이 겹쳐지거나 하지는 않았다.

이와 같이 형성된 개개의 미경화 단일 가닥 벨트를 표준 링 몰드 내에서 약 15분 동안 약 170℃의 온도에서 가압 하에 경화시킴으로써, 그 벨트는 테스트를 위한 완성된 5V 단면의 산업용 벨트로 완전히 일체화 및 경화되었다. 본 발명에 따라 전술한 바와 같이 제조된 링 경화 벨트는 벨트 A로 지칭한다.

전술한 것과 동일한 제2 세트의 벨트를 링 경화 방식보다는 표준 스텝 경화 가황처리 장치를 사용하여 경화시켰다. 이와 같이 본 발명에 따라 형성된 벨트는 벨트 B로 지칭한다.

비교 벨트는 후술하는 점을 제외하면, 재료, 제조 및 경화 단계에 있어서 전술한 바와 같은 본 발명의 벨트의 경우와 동일하게 제조하였다. 2개의 밴드 직물층이 부착되었는 데, 도 3에 따른 본 발명의 벨트의 내측 제1 밴드층(39)에 해당하는 제1 층, 즉 내층은 벨트 본체(20a)의 하면(30a)을 가로질러 하면에서 그 자신에 겹쳐져, 벨트의 하면에 시임을 형성하도록 부착되었다. 마찬가지로, 도 3에 따른 본 발명의 벨트의 제2 밴드층(41)에 해당하는 밴드 직물의 외층이 제1 밴드 직물층을 에워싸 상면(43)의 중앙에서 그 자신에 완전히 겹쳐졌으며, 이에 의해 완성된 벨트는 벨트의 하면에 하나의 겹침부를 구비하고 벨트의 상면에 하나의 겹침부를 구비하였다. 이 벨트는 링 몰드에서 경화되었다. 이들 벨트는 비교용 벨트로 지칭한다.

완성된 벨트 A, B, 및 비교용 벨트 각각 2개씩을, 5V 단면의 산업용 벨트에 대한 최소 직경보다 작은 4.41인치(112㎜) 직경으로 동일한 직경의 2개의 시브(12, 14)를 이용하는 도 1에 도시한 것과 유사한 구동 장치에 조립하여 테스트하였다. 벨트 자체의 길이는 70.5인치(1791㎜)였다. 시브는 1750 rpm으로 회전하였고, 마력은 10 HP이었으며 긴장비(tension ratio)는 4:1이었다.

표 1에서는 테스트된 벨트의 평균 수명을 시간 단위로 나타내고 있다. 벨트 수명의 종료는 벨트가 끊어지는 시간에 해당한다. 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도 3에 도시한 바와 같은 벨트, 즉 링 몰드 경화 방식을 이용하여 경화된 벨트 A는 밴드로 완전히 덮인 비교 벨트보다 대략 40% 더 긴 수명을 가졌다. 본 발명의 스텝 경화 방식에 의해 경화된 벨트 B도 링 몰드 방식에 의해 경화된 비교 벨트를 초과하는 수명을 가졌다(링 몰드 경화 방식에 의해 경화된 벨트가 스텝 경화 방식에 의해 경화된 상응하는 벨트와 동등하거나 보다 긴 수명을 갖는다는 예상할 수 있다).

벨트	수명(시간)
벨트 A	168.7
벨트 B	127.2
비교 벨트	120.0

예 Ⅱ

이 테스트에서, 정확히 예 Ⅰ에서와 같이 제조된 벨트 A 및 비교 벨트에 대해 원동 시브(12)와 종동 시브(14)의 오정렬 공차를 결정하기 위해 아래와 같은 테스트를 수행하였다. 이 테스트에서는 1750 rpm으로 회전하는 공칭 직경 7.1인치(180㎜)의 2개의 동일 직경의 시브에서 70.5인치(1791㎜) 길이의 5V 단면 벨트를 30HP의 부하 및 4:1의 긴장비로 작동시켰다. 2개의 시브는 의도적으로 3°만큼 오정렬시켰다. 표 2에 제시된 테스트 결과에서는 본 발명의 벨트 A가 밴드로 완전히 덮인 비교 벨트보다 약 22% 긴 수명을 갖는다는 것을 보여주고 있다.

벨트	수명(시간)
벨트 A	211.8
비교 벨트	172.7

앞서, 본 발명은 예시를 위해 상세하게 설명되었지만, 그러한 상세한 설명은 단지 예시를 위해한 것으로서, 청구의 범위에 의해 정해질 수 있는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 당업자들에 의해 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 예시적으로 개시하고 있는 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 설명하지 않은 임의의 요소 없이도 적절히 실시될 수 있다.

Claims (17)

1. 단일 가닥의 밴드 피복식 동력 전달 V벨트로서,

   고무로 형성되어, 압축 섹션, 인장 섹션 및 부하 전달 섹션을 구비하는 사다리꼴 형상의 벨트 본체를 포함하며,

   상기 벨트 본체는 상면, 하면 및 측면을 구비하며, 이 측면은 서로를 향해 경사져 수렴하며, 상기 부하 전달 섹션은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 대해 평행하게 연장하여 상면과 하면의 사이에서 측면과 교차하고,

   적어도 하나의 밴드 직물층이, 상기 벨트 본체의 하면 및 각 측면에 걸쳐 접합되어 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 마련되며, 상기 하나의 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지는 않고,

   뒤집힌 U자 형상을 하는 제2의 밴드 직물층이, 벨트의 상면에 걸쳐 접합되는 한편, 벨트의 각 측면 상의 상기 하나의 밴드 직물층을 따라 아래로 연장하여, 부하 전달 섹션이 벨트의 측면과 교차하는 지점 또는 그 이하까지 상기 하나의 밴드 직물층과 겹쳐지는 것인 V벨트.
2. 제1항에 있어서, 상기 밴드 직물층의 밴드 직물은 날실과 씨실로 이루어진 직조 직물이며, 날실과 씨실 사이의 사잇각은 95°내지 125°인 것인 V벨트.
3. 제1항에 있어서, 상기 벨트의 측면 상의 밴드 직물층의 밴드 직물은 고무의 실질적 함침이 이루어지지 않는 것인 V벨트.
4. 제3항에 있어서, 상기 밴드 직물층의 밴드 직물은 RFL(레조르시놀 포름알데히드 라텍스; resorcinol formaldehyde latex) 코팅으로 처리되는 것인 V벨트.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 밴드 직물층에 추가하여, 하나 이상의 시임을 생성하는 밴드 직물의 모든 겹침부가 벨트의 측면에 인접하여 위치하도록 상기 밴드 직물층의 적어도 일부분을 둘러싸는 적어도 하나의 추가적인 밴드 직물층이 제공되는 것인 V벨트.
7. 제1항에 있어서, 상기 부하 전달 섹션은 나선형으로 연장하는 단일 인장 코드로 형성되며, 그 아래에는 코드 직물이 배치되고, 이 코드 직물의 코드는 인장 코드에 대해 횡방향으로 연장하는 것인 V벨트.
8. 단일 가닥의 밴드 피복식 동력 전달 V벨트로서,

   고무로 형성되어, 압축 섹션, 인장 섹션 및 부하 전달 섹션을 구비하는 사다리꼴 형상의 벨트 본체를 포함하며,

   상기 벨트 본체는 상면, 하면 및 측면을 구비하며, 이 측면은 서로를 향해 경사져 수렴하며, 상기 부하 전달 섹션은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 대해 평행하게 연장하여 상면과 하면의 사이에서 측면과 교차하고,

   뒤집힌 U자 형상의 제1 밴드 직물층이, 상기 벨트 본체의 상면 및 각 측면에 걸쳐 접합되는 한편, 상기 측면을 따라 아래로 연장하여 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 마련되며, 상기 제1 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지는 않으며,

   U자 형상의 제2 밴드 직물층이 벨트의 측면의 외부를 형성하고, 이러한 측면은 고무의 실질적 함침이 이루어지지 않은 것인 V벨트.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1 밴드 직물층은 그 양면에서 고무로 처리되어, 벨트 본체의 상면은 그 위에 고무층을 갖는 것인 V벨트.
10. 삭제
11. 제8항에 있어서, 상기 제1 밴드 직물층은 날실과 씨실로 이루어진 직조 직물이며, 날실과 씨실 사이의 사잇각은 100°내지 120°인 것인 V벨트.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2 밴드 직물층은 날실과 씨실로 이루어진 직조 직물이며, 날실과 씨실 사이의 사잇각은 100°내지 120°인 것인 V벨트.
13. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 밴드 직물층에 추가하여, 하나 이상의 시임을 생성하는 밴드 직물의 모든 겹침부가 벨트의 측면에 인접하여 위치하도록 제1 및 제2 밴드 직물층의 적어도 일부분을 둘러싸는 적어도 하나의 추가적인 밴드 직물층이 제공되는 것인 V벨트.
14. 제8항에 있어서, 상기 부하 전달 섹션은 나선형으로 연장하는 단일 인장 코드로 형성되며, 그 아래에는 코드 직물이 배치되고, 이 코드 직물의 코드는 인장 코드에 대해 횡방향으로 연장하는 것인 V벨트.
15. 단일 가닥의 밴드 피복식 동력 전달 V벨트로서,

    고무로 형성되어, 압축 섹션, 인장 섹션 및 부하 전달 섹션을 구비하는 사다리꼴 형상의 벨트 본체를 포함하며,

    상기 벨트 본체는 상면, 하면 및 측면을 구비하며, 이 측면은 서로를 향해 경사져 수렴하며, 상기 부하 전달 섹션은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 대해 평행하게 연장하여 상면과 하면의 사이에서 측면과 교차하고,

    적어도 하나의 밴드 직물층이 상기 벨트 본체의 하면과 각 측면에 걸쳐서 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 마련되며, 상기 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지 않고,

    적어도 하나의 다른 밴드 직물층이 상기 상면 및 상기 각 측면에 결쳐 접합되어 부하 전달 섹션과 벨트 본체의 측면이 교차하는 지점에서 부하 전달 섹션을 덮도록 마련되며, 상기 다른 밴드 직물층은 그 자신과 겹쳐지지 않고,

    상기 벨트 본체의 양쪽 측면에 위치하는 밴드 직물층의 개수의 총합은 벨트 본체의 상면과 하면에 위치하는 밴드 직물층의 개수의 총합을 초과하는 것인 V벨트.
16. 제15항에 있어서, 두 개의 밴드 직물층이 벨트 본체의 측면에 배치되어 겹쳐지며, 벨트 본체의 상면 및 하면 각각에는 하나의 밴드 직물층이 배치되는 것인 V벨트.
17. 원동 시브, 피동 시브, 및 이들 원동 시브와 종동 시브 둘레에서 구동 관계로 견인되는 제15항 따른 V벨트를 포함하는 V벨트 구동 장치.

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