KR101490673B1 - 마모에 민감한 작업면 상에 직물 덮개가 구비된 만곡 탄성 구동 벨트, 특히 ｖ-리브형 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 커버층(2)과, 개별 코드(4)로 형성된 대부분의 강화층(3)과, 특히 리브(6) 및 홈(7)을 포함하는 하위구조체(5)와, 마모에 민감한 작업면(8) 상의 직물 덮개를 갖는 만곡 탄성 구동 벨트(1), 특히 다중 리브 벨트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다중 리브 벨트 또는 구동 벨트(1)의 신규한 직물 덮개(10)(B 부분)는, 마모에 대한 내구성 있는 보호와, 특히 습한 상태에서의 소음에 대한, 소음 차단을 조합하기 위하여, 덮개가 패킹 및 가황 처리 이전의 상태에서 종방향으로의 파단 시 연신율이 적어도 30%이고 횡방향으로는 적어도 100%이며, 적어도 30 중량%의 비율로 스테이플 섬유를 포함하는 직물 재료로 제조되는 것을 특징으로 한다.

Description

마모에 민감한 작업면 상에 직물 덮개가 구비된 만곡 탄성 구동 벨트, 특히 Ｖ-리브형 벨트 {FLEXURALLY ELASTIC DRIVE BELT, PARTICULARLY A MULTI-RIB BELT, HAVING A TEXTILE OVERLAY ON THE WORKING SIDE THEREOF THAT IS SUSCEPTIBLE TO WEAR}

본 발명은 마모에 민감한 작업면 상에 직물 덮개가 구비된 만곡 탄성 구동 벨트(동력 전달 벨트), 특히 V-리브형 벨트에 관한 것으로서, 구동 벨트에는 특히 매립형 인장 하중 지지 요소가 구비되어 있다.

평탄 벨트, V 벨트, V-리브형 벨트 및 치형 벨트로 형성될 수 있는 종래 기술의 구동 벨트와 관련하여, V-리브형 벨트가 특히 중요한데, 다음의 특허 문헌을 특히 참조한다.

(1) DE 38 23 157 A1

(2) DE 44 00 434 A1

(3) DE 100 16 351 A1

(4) DE 10 2006 007 509 A1

(5) EP 0 599 145 B1

(6) EP 0 662 571 B1

(7) EP 1 088 177 B1

(8) EP 1 108 750 A1

(9) EP 1 129 308 B1

(10) DE/EP 0 622 563 T1

(11) WO 2005/080821 A1

(12) WO 2006/066669 A1

(13) US 3 981 206

마모에 민감한 작업면 상에 면(cotton) 또는 아라미드로 V-리브형 벨트를 플록킹(flocking)하는 것을 문헌 (1)로부터 알고 있다. 이로부터 이러한 플록킹 개념이 몇몇 엔진의 경우 내구성을 갖지 못한다는 것을 알고 있었다. 비록 이러한 유형의 코팅이 소음 문제를 감소시키지만, 몇몇 엔진의 경우에 소음 레벨은, 특히 습한 상태에서의 소음 문제의 경우, 여전히 매우 높다.

따라서, 문헌 (13)에서 제안한 해결책으로, V-리브형 벨트에는 합성 플라스틱 물질의 편직물 덮개, 특히 2가지 합성 플라스틱 물질의 얀(yarn)이 구비된다. 여기서도 또한, 습한 상태에서의 소음 발생이 단점이다.

V-리브형 벨트의 관점에서, 문헌 (4)는 새로운 개선을 포함한다. 소음 거동을 개선시키기 위하여, 직물 덮개는 상이한 필라멘트 모듈 형태인, 특히 폴리아미드(PA)와 폴리우레탄(PU)(예를 들어 엘라스탄(Elasthane))의 조합인 2가지 상이한 얀의 편물을 포함한다. 내성의 상당한 증가에도 불구하고, 그리고 그 결과로서 위에서 언급한 V-리브형 벨트의 기술 상태와 비교하여 성능에 있어서, 비록 이전에 알려진 정도까지는 아니지만 여기서도 습한 상태에서 지나친 소음이 발생한다.

문헌 (12)는 여기서 치형 덮개라고도 하는 직포 천의 직물 덮개를 갖는 치형 벨트를 나타낸다. 천은 위사가 전체적으로 또는 부분적으로 벨트의 주연/종 방향으로 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리이미드(PI) 및/또는 메타-아라미드의 실로 대체되거나 또는 PEEK, PI 및/또는 메타-아라미드로 변형된 폴리아미드 천에 기초한 혼방 천이다. 이러한 방식으로, 치형 벨트의 내열성이 증가되고 파손 발생이 방지된다.

마찬가지로, 문헌 (11)은, 특히 폴리아미드(예를 들어 PA66)에 기초한, 그러나, 특히 추가 접착층과 조합하여, 불소중합체(예를 들어 PTFE)로 코팅된 직물 덮개를 갖는 치형 벨트를 설명한다. 여기서의 목적은 치형 벨트의 내유성(oil resistance)을 향상시키는 것이다.

문헌 (6, 7)은, 유사하게 불소중합체(예를 들어 PTFE)로 코팅된, 보강 천의 형태인 직물 덮개를 갖는 구동 벨트를 개시한다. 여기서의 목적은 적합한 윤활 특성을 갖는 벨트 표면을 제공하는 것이다.

문헌(2, 3, 5, 8, 9, 10)은 구동 벨트의 기술 분야에 관한 것으로, 정확하게는 탄성중합 재료(예를 들어 HNBR), 매립형 인장 하중 지지 요소(예를 들어 강, 폴리아미드 또는 폴리에스테르 코드), 섬유(예를 들어 아라미드 또는 면 섬유)의 사용 및 구동 벨트의 유형의 관점에 관한 것이다.

추가 개선에서, 특히 문헌 (4)에 따른 종래 개선에서, 발명의 목적은 마모에 대한 내구성 있는 보호와 소음 억제, 특히 습한 상태에서의 소음에 대한 억제의 조합에 의해 구별되는 만곡 탄성 구동 벨트, 특히 V-리브형 벨트를 제공하는 것이다.

이러한 목적은,

- 제조 이전 및 가황 처리(vulcanize) 이전의 상태에서 종방향으로의 파단 시 연신율이 적어도 30%이고 횡방향으로는 100%이며,

- 양에 있어서 적어도 30 중량%의 비율로 스테이플 섬유(staple fiber)를 포함하는 직물 재료로 이루어진

직물 덮개에 의해 달성된다.

직물 기술의 관점에서, 방사성 섬유(spinnable fiber)로 또한 알려진 스테이플 섬유를 설명하기 위해, 문헌[Roempps Chemie-Lexikon (8th edition, volume 5, 1987)]을 참조한다.

직물 덮개에 관하여, 유리한 구성 상의 가능성은 다음과 같다.

- 종방향으로의 파단시 연신율은 적어도 70%, 특히 적어도 110%, 또한 특히 적어도 130%, 최적으로는 적어도 150%이다.

- 횡방향으로의 파단시 연신율은 적어도 110%, 특히 적어도 130%, 또한 최적으로는 적어도 150%이다.

- 양에 있어서 스테이플 섬유의 비율은 적어도 50 중량%, 특히 적어도 70 중량%이다. 이러한 관점에서 테스트는 특히 우수한 결과가 스테이플 섬유의 비율이 90 중량%일 때 얻어지는 것을 보여주었다.

- 스테이플 섬유는 면, 아라미드 또는 셀룰로오스로 구성된다. 이 경우, 셀룰로오스는 대마, 아마 또는 사이잘삼의 형태로 또는 이들 유형의 셀룰로오스의 블렌드의 형태로 사용된다. 예를 들어 면과 아라미드의 스테이플 섬유 블렌드가 또한 사용될 수 있다. 이러한 관점에서 일련의 테스트는 면이 사용되는 경우 습한 상태에서의 소음 억제에 관하여 최선의 결과가 달성되는 것을 보여 주었다. 소음 테스트는 V-리브형 벨트 구동부가 4개의 풀리를 포함하는 커먼레일 엔진(common-rail engine)에 대해 물이 부가되고 부가되지 않은 상태로 그리고 발전기에서 전력 감소가 있는 상태와 없는 상태로 수행되었다.

- 직물 재료는 얀 또는 꼬인 얀의 형태를 취한다. 꼬인 얀의 경우, 교연사(twisted union yarn), 예를 들어 면과 아라미드의 교연사가 또한 사용될 수 있다.

- 직물 재료는, 특히 탄성 직물 성분이 추가로 구비된 편물 또는 직포 천 형태인, 시트형 구조체를 포함한다. 탄성 직물 성분은 특히 폴리우레탄(PU)을 포함한다. 이러한 점에서, 시트형 구조체는 특히 면/PU, 아라미드/PU 또는 셀룰로오스/PU를 포함한다. 이러한 방식으로, 유리한 탄성이 종방향 및 횡방향으로의 파단 시 높은 연신율과 함께 달성된다. 일련의 테스트는, 면/PU의 시트형 구조체가 사용되는 경우, 습한 상태에서 소음의 억제에 관하여 최선의 결과가 달성된다는 것을 여기서 또한 보여주었다. 소음 테스트에 관하여, 전술된 조건을 참조한다.

직물 덮개(천)의 전술된 연신율은 중요한 의미, 즉 다음에 제시되는 연신율의 측정에 대한 2가지 가능성을 갖는다.

- 시트형 구조체의 연신율이 측정 스트립 상에서 측정되면, 상기 스트립은 수축된다. 구동 벨트의 직물 덮개는 이러한 가능성을 갖지 않는데, 이는 천이 벨트의 표면 상에 견고하게 가황 처리되기 때문이다. 따라서, 각각의 방향으로의 연신율의 측정은, 가로 부재에 대한 횡방향이 동시에 일정하게 유지되는 방식으로 가황 처리된 천 상에서 수행되어야 한다. 이는 예를 들어 가로 부재의 방향으로 이동 가능한 클램핑 프레임으로 수행될 수 있다.

- 대안의 적합한 선택 사양은 직물 덮개를 직사각형 클램핑 프레임에 고정시키고 시트형 구조체의 중간부를 그에 수직으로 볼 또는 첨단으로 연신시키는 것이다. 종방향 및 횡방향으로의 연신율은 기하학적 이해의 도움으로 연신된 변위로부터 계산될 수 있다.

본 발명에 따른 구동 벨트에 대한 추가의 유리한 구성 상의 가능성은 도면의 설명 중에 언급된다.

본 발명은 이제 개략적인 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 기초로 설명된다.

도 1은 종래기술(A 부분) 및 본 발명(B 부분)에 따른 실시예의 V-리브형 벨트의 단면도를 도시한다.
도 2는 3차원으로 표현된 본 발명에 따른 V-리브형 벨트의 상세도를 도시한다.

도 1은 커버층(2)과, 인장 하중 지지 요소(4)가 종방향에 평행하게 배열되고 종방향으로 연장되는 강화 지지층(3)과, 하위구조체(5)를 갖는 V-리브형 벨트 형태의 구동 벨트(1)를 도시한다. 인장 하중 지지 요소는 특히 개별 코드, 예를 들어 또한 강, 폴리아미드 또는 폴리에스테르이다. 하위구조체는 리브(6) 및 홈(7)에 의해 형성된 V-리브형 구조체를 갖는다.

V-리브형 벨트 또는 구동 벨트(1)의 탄성은 커버층(2) 및 하위구조체(5)를 위한 탄성중합 재료에 의해 야기된다. 이 경우, 탄성중합 재료의 기초는 특히 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM) 또는 폴리클로로프렌(CR)에 의해 형성된다.

동력 전달 구역이라고도 하는 마모에 예민한 작업면(8) 상에서 종래기술(A 부분)에 따른 V-리브형 벨트 또는 구동 벨트(1)는 플록킹(9), 예를 들어 면 플록(cotton flock)을 구비한다. 상세하게는, DE 38 23 157 A1(문헌 1)를 참조한다.

그 다음, 본 발명(B 부분)에 따른 V-리브형 벨트 또는 구동 벨트(1)의 경우 이러한 플록킹은 직물 덮개(10)로 대체되는데, 직물 덮개는

- 제조 이전의 그리고 가황 처리 이전의 상태에서 종방향으로의 파단 시 연신율이 적어도 30%이고 횡방향으로는 적어도 100%이며,

- 양에 있어서 적어도 30 중량%의 비율로 스테이플 섬유를 포함하는 직물 재료로 이루어진다.

이러한 직물 덮개로, 마모에 대한 내구성 있는 보호와, 특히 습한 상태에서의 소음의 경우, 소음 억제의 효과적인 조합이 달성된다.

직물 덮개(10)에 대한 유리한 구조 상의 가능성에 관하여, 전술된 실시예 및 청구항 제3항 내지 제19항을 참조한다.

그 다음, 도 2는, 정확히 말하면, 마찬가지로 커버층(12), 강화 지지층(13) 및 하위구조체(16)를 포함하는 V-리브형 벨트의 형태인 또 다른 구동 벨트(11)를 도시한다. 여기서, 강화 지지층은 개별 코드의 형태인 인장 하중 지지 요소(14)에 의해 그리고 추가의 탄성 매립 혼합물(15)에 의해 형성된다. 하위구조체 그 자체는 아라미드 또는 면 섬유와 같은 섬유(18)로 보강된 탄성 중간층(17)과, 리브(20) 및 홈(21)에 의해 형성된 V-리브형 구역(19)을 포함한다.

커버층(12) 및 하위구조체(16)와 같이, 매립 혼합물(15) 및 중간층(17)은 EPM, EPDM 또는 CR에 기초한 탄성중합 재료로 구성될 수 있다.

V-리브형 벨트 또는 구동 벨트(11)는 마찬가지로 마모에 민감한 그의 작업면(22) 상에, 도 1의 설명과 관련하여 더 상세히 이미 나타낸, 직물 덮개(23)가 구비된다.

직물 덮개에는, 정확히 말하면 직물 덮개와 하위구조체의 V-리브형 구역 사이에 최적의 접착제 접합을 형성하도록, 접착제가 구비되거나 함침된다. 접착제는 점착 물질(예를 들어 수지)이 혼합된, 예를 들어 EPDM에 기초한, 고무 블렌드일 수 있다. 접착제 페이스트 또는 접착제 시멘트가 또한 사용될 수 있다.

직물 덮개는 코팅되지 않을 수 있거나 또는 코팅될 수 있다. 특히 코팅은, 특히 탄성중합 재료로 구성되고 특히 또 불소탄성중합체에 기초한, 얇은 밀봉 조성물에 기초한다.

예를 들어, 이는 V-리브형 벨트 또는 구동 벨트의 내유성이 증가될 수 있게 한다.

더욱이, 직물층에는, 예를 들어 건식 윤활제(예를 들어 PTFE)를 함유하는 중합체 용액이 구비되거나 함침될 수 있어서, 정확히 말하면 SAE 표준 J2432(2000년 1월)에 따른 CoF 값(마찰 계수)를 정확히 감소시킬 수 있다.

직물 덮개는, 특히 시임(seam)이 없는 구성, 예를 들어 관형 편물의 형태일 수 있다.

더욱이, 직물 덮개 및/또는 접착제 및/또는 중합체 용액은 또한 전기 전도성 카본 블랙, 그라파이트, 금속 입자, 또는 예를 들어 카본에 기초하여 나노섬유가 혼합됨으로써 전기 전도성 처리될 수 있다.

도 2에 따른 예시적인 실시예의 경우에, 커버층(12)에는 또한 배킹 천(backing fabric)(24)이 또한 구비된다. 처음에 인용된 종래기술에 따른 실시예가 여기에서 사용될 수 있다. 그러나, 배킹 천은 또한 본 발명에 따른 개념 내에서 직물 덮개로 대체될 수 있다.

도면 부호 목록(상세한 설명의 부분)
1 V-리브형 벨트 또는 구동 벨트
2 커버층
3 강화 지지층
4 개별 코드 형상의 인장 하중 지지 요소
5 하위구조체
6 리브
7 홈
8 마모에 민감한 작업면(동력 전달 구역)
9 플록킹 (A 부분)
10 직물 덮개 (B 부분)
11 V-리브형 벨트 또는 구동 벨트
12 커버층
13 강화 지지층
14 개별 코드 형상의 인장 하중 지지 요소
15 매립 혼합물
16 하위구조체
17 중간층
18 섬유 보강재
19 V-리브형 구역
20 리브
21 홈
22 마모에 민감한 작업면(동력 전달 구역)
23 직물 덮개
24 배킹 천

Claims (30)

1. 만곡(flexurally) 탄성 구동 벨트(1, 11)로서,
   상기 구동 벨트는, 마모에 민감한 작업면(8, 22) 상에 직물 덮개(10, 23)를 구비하고, 매립형 인장 하중 지지 요소(4, 14)를 구비하며,
   제조 이전 및 가황 처리 이전의 상태에서, 상기 직물 덮개(10, 23)는 파단시의 연신율(elongation)이 종방향으로는 적어도 30%이고 횡방향으로는 적어도 100%이며,
   상기 직물 덮개(10, 23)는 양에 있어서 적어도 30 중량%의 비율로 스테이플 섬유를 포함하는 직물 재료를 포함하며,
   상기 직물 재료는, 탄성 직물 성분이 추가로 구비된 편물(knitted) 또는 직포 천(woven fabric) 형태인 시트형 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   구동 벨트.
   
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19. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 직물 성분은 폴리우레탄(PU)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    구동 벨트.
    
20. 제1항에 있어서,
    상기 구동 벨트는 커버층(2) 및 하위구조체(5)를 더 포함하며,
    상기 커버층(2) 및 상기 하위구조체(5)는 에틸렌-프로필렌 공중합체(EPM) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(EPDM)에 기초한 탄성중합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    구동 벨트.
    
21. 제1항에 있어서,
    상기 구동 벨트는 커버층(2) 및 하위구조체(5)를 더 포함하며,
    상기 커버층(2) 및 상기 하위구조체(5)는 폴리클로로프렌(CR)에 기초한 탄성중합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    구동 벨트.
    
22. 제1항에 있어서,
    상기 직물 덮개(10, 23)에는 접착제가 구비되거나 함침되는 것을 특징으로 하는,
    구동 벨트.
    
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30. 제1항에 있어서,
    상기 직물 덮개(10, 23)가, 또는 상기 직물 덮개(10, 23)에 구비되거나 함침된 접착제가, 또는 상기 직물 덮개(10, 23)와 상기 접착제 모두가 전기 전도성 마감 처리되는 것을 특징으로 하는,
    구동 벨트.

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