KR101871033B1 - 노치를 갖는 전동 벨트 - Google Patents

Abstract

노치를 갖는 전동 벨트(B)의 벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면에 있어서의 각 노치(20)의 바닥부의 형상은, 중앙의 직선부(20a)와, 그 양측의 각각에 연속한 오목형상의 원호부(20b)를 가진다.

Description

노치를 갖는 전동 벨트{TRANSMISSION BELT WITH NOTCH}

본 발명은, 벨트 본체의 벨트 내측면에 복수의 노치가 설치된 노치를 갖는 전동 벨트에 관한 것이다.

근래에는, V벨트의 벨트 내면측에 벨트 폭 방향으로 연장되도록 형성된 복수의 노치를 벨트 길이 방향으로 등 피치로 설치한 노치를 갖는 전동 벨트가 알려져 있다(예를 들어 특허 문헌 1).

이는, 노치에 의해 벨트 길이 방향의 휨 강성을 낮추도록 한 것이며, 그 결과, 벨트 길이 방향에 있어서의 휨 응력에 기인하는 에너지의 손실을 억제하여, 에너지 절약에 공헌할 수 있다고 여겨지고 있다.

일본국 특허 공개 2004-183764호 공보

본 발명은, 횡단면 V자형상을 이루는 엔드리스 벨트 본체와, 각각, 상기 벨트 본체의 벨트 내면측에 벨트 폭 방향으로 연장되도록 형성되고, 벨트 길이 방향으로 줄지어 배치된 복수의 노치를 구비하며, 벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면에 있어서의 상기 각 노치의 바닥부의 형상은, 중앙의 직선부와, 상기 직선부의 양측의 각각에 연속한 오목형상의 원호부를 가지는 노치를 갖는 전동 벨트이다.

도 1은 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트의 일부분의 측면도이다.
도 3은 노치의 바닥부가 원호형상으로 형성되어 있는 경우에 있어서의 (a) 풀리에 감기 전의 노치의 측면시 형상 및 (b) 풀리에 감을 때의 노치의 측면시 형상을 도시하는 도이다.
도 4는 노치의 바닥부가 직선부를 가지는 경우에 있어서의 (a) 풀리에 감기 전의 노치의 측면시 형상 및 (b) 풀리에 감을 때의 노치의 측면시 형상을 도시하는 도이다.
도 5는 직선부의 길이와 풀리 마모량의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6은 원호부의 곡률 반경과 내균열성의 관계를 도시하는 그래프이다.

이하, 실시 형태에 대해 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)(노치를 갖는 전동 벨트)의 구성을 도시한다. 본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)는, 예를 들어, 대형 공조 팬 등의 용도에 이용되는 것이다. 본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)는, 벨트 길이가 예를 들어 50.8~762mm이며, JIS A형(JIS K6323 준거 이하 동일)에서는, 벨트 폭이 12.5mm 및 벨트 두께가 9.0mm, JIS B형에서는, 벨트 폭이 16.5mm 및 벨트 두께가 11.0mm, JIS C형에서는, 벨트 폭이 22.0mm 및 벨트 두께가 14.0mm, 및 JIS D형에서는, 벨트 폭이 31.5mm 및 벨트 두께가 19.0mm이다.

본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)는, 단면 대략 직사각형형상의 접착 고무층(11)과, 이 접착 고무층(11)의 벨트 내면측(도 1의 하측)에 적층된 바닥 고무층(12)과, 접착 고무층(11)의 벨트 배면측(동 도의 상측)에 적층된 상측 고무층(13)과, 이들 접착 고무층(11), 바닥 고무층(12), 상측 고무층(13)의 외주면을 피복하는 외피 범포(14)를 구비하고 있다. 또, 접착 고무층(11) 내에는, 벨트 폭 방향(동 도의 좌우 방향)으로 등 피치로 헬리컬로 줄지어 배치된 심선(15)이 매설되어 있으며, 이들에 의해, 횡단면 V자형상을 이루는 엔드리스 벨트 본체(10)가 구성되어 있다. 즉, 이 벨트 본체(10)의 구성은, 노치를 갖지 않는 랩 V벨트의 경우와 같다.

게다가, 본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 벨트 본체(10)의 벨트 내면측에, 각각, 벨트 폭 방향으로 연장되도록 형성된, 벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면에 있어서의 형상이 U홈형상을 이루는 복수의 노치(20)가 벨트 길이 방향(동 도의 좌우 방향)으로 등 피치로 줄지어 배치되어 있다. 노치(20)의 배치 피치는, JIS A형에서는, 바람직하게는 9.0~11.0mm, 보다 바람직하게는 9.5~10.5mm, JIS B형에서는, 바람직하게는 11.7~13.7mm, 보다 바람직하게는 12.2~13.2mm, JIS C형에서는, 바람직하게는 13.5~15.5mm, 보다 바람직하게는 14.0~15.0mm, 및 JIS D형에서는, 바람직하게는 19.0~21.0mm, 보다 바람직하게는 19.5~20.5mm이다. 노치(20)의 최대 폭(개구 폭)은, JIS A형에서는 3.5±0.5mm, JIS B형에서는 4.5±0.5mm, JIS C형에서는 6.0±0.5mm, 및 JIS D형에서는 10.0±1.0mm이다. 그리고, 벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면에 있어서의 각 노치(20)의 바닥부의 형상은, 중앙의 벨트 길이 방향으로 연장되는 직선부(20a)와. 그 직선부(20a)의 양측의 각각에 연속한 오목형상의 원호부(20b)를 가진다.

그런데, 종래의 노치를 갖는 전동 벨트의 경우, 금속 가루 등의 더스트가 많은 환경하에서는, 각 노치의 바닥부에 금속 가루 등을 포함한 더스트가 체류하기 쉽고, 그 더스트가 풀리 표면에서 연마재의 역할을 다함으로써 풀리 표면의 마모가 단기간 중에 진행되기 쉽다고 하는 난점이 있다.

그러나, 본 실시 형태에 따른 노치를 갖는 랩 V벨트(B)에 의하면, 노치를 갖지 않는 랩 V벨트의 경우와 같은 구성인 벨트 본체(10)의 벨트 내면측에, 각각, 벨트 폭 방향으로 연장되도록 형성되어 있고 벨트 길이 방향으로 줄지어 설치된 복수의 노치(20)를 설치한 구성에 있어서, 벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면에 있어서의 각 노치(20)의 바닥부의 형상이, 중앙의 직선부(20a)와 그 양측의 각각에 연속한 오목형상의 원호부(20b)를 가지도록 되어 있으므로, 각 노치의 바닥부에 체류한 금속 가루 등의 더스트에 의해 풀리 표면이 단기간 중에 마모하는 것을 억제할 수 있고, 게다가, 노치를 갖지 않는 랩 V벨트에 비해 손색이 없을 정도의 내균열성을 얻을 수 있다.

이 작용 효과의 메카니즘에 대해 고찰하면, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이 노치(20＇)의 바닥부가 원호형상으로 형성되어 있는 경우, 벨트가 풀리에 감겨 노치(20＇)가 압축되면, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 노치(20＇)의 바닥부는 곡률이 작아지도록 변형되고, 그에 의해 바닥부에 체류한 더스트가 압축되어 벨트 폭 방향 및 벨트 두께 방향으로 압출되는 것이라고 생각할 수 있다. 또한, 이 경향은 풀리 직경이 작아지면 현저하여, 소풀리화에 의한 에너지 절약 효과와 상반되게 된다.

한편, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이 노치(20)의 바닥부에 직선부(20a)가 형성되어 있는 경우, 벨트가 풀리에 감겨 노치(20)가 압축되어도, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 노치(20)의 바닥부는 곡률이 도 3(b)에 도시한 만큼 작아지도록은 변형되지 않아, 그로 인해 더스트의 압축 효과가 완화되어 더스트의 압출이 억제되는 것이라고 생각할 수 있다. 단, 노치(20)의 바닥부가 직선부(20a)만의 형상에서는, 직선부(20a)의 양단부에 응력이 집중하여 균열의 발생이 빨라져 내구성의 저하에 연결되는 것이 상정되는데, 직선부(20a)의 양측의 각각에 원호부(20b)를 설치함으로써, 직선부(20a)의 양단부로의 응력 집중을 회피할 수 있는 것이라고 생각할 수 있다.

이상으로부터, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)는, 노치(20)의 바닥부에 금속 가루 등의 더스트를 체류시키기 어렵게 하는 관점으로부터, JIS A형에서는, 바람직하게는 0.5mm 이상, JIS B형에서는, 바람직하게는 1.0mm 이상, JIS C형에서는, 바람직하게는 2.5mm 이상, JIS D형에서는, 바람직하게는 3.0mm 이상이다.

한편, 직선부(20a)의 길이(L)가 길어지면, 벨트 측면의 풀리 접촉 면적, 즉, 수압(受壓) 면적이 작아지고, 그 결과, 벨트 측면의 단위 면적당 작용하는 고정력이 높아진다. 그러면, 풀리에 의한 고정력이 높아진 노치(20)의 양측 부분에 의해 노치(20)에 찢기는 힘이 작용하여 균열이 발생하기 쉬워지는 것이 상정된다. 이러한 관점으로부터는, 직선부(20a)의 길이(L)는, JIS A형에서는, 바람직하게는 2.0mm 이하, 보다 바람직하게는 1.0mm 이하, JIS B형에서는, 바람직하게는 4.0mm 이하, 보다 바람직하게는 2.0mm 이하, JIS C형에서는, 바람직하게는 5.5mm 이하, 보다 바람직하게는 3.5mm 이하, JIS D형에서는, 바람직하게는 8.0mm 이하, 보다 바람직하게는 7.5mm 이하이다.

노치(20)의 바닥부의 원호부(20b)의 곡률 반경(R)은, 직선부(20a)의 양단에서의 균열의 발생을 억제하는 관점으로부터, 바람직하게는 1.3mm 이상이며, 보다 바람직하게는 1.4mm 이상이다.

한편, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)이 커지면, 노치(20)의 전체 폭이 커지고, 벨트 측면의 풀리 접촉 면적, 즉, 수압 면적이 작아져, 그 결과, 벨트 측면의 단위 면적당 작용하는 고정력이 높아진다. 그러면, 풀리에 의한 고정력이 높아진 노치(20)의 양측 부분에 의해 노치(20)에 찢기는 힘이 작용하여 균열이 발생하기 쉬워지는 것이 상정된다. 이러한 관점으로부터는, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)은, 바람직하게는 1.6mm 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5mm 이하이다.

여기서, 본 실시 형태와 같이 구성된 JIS A형의 노치를 갖는 랩 V벨트(B)에 대해, 직선부(20a)의 길이(L)를 변량했을 때의 풀리 마모량을 조사하기 위해 행한 벨트 주행 시험에 대해 설명한다.

벨트 주행 시험에서는, 노치를 갖는 랩 V벨트(B)에 대해, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)을 1.0mm로 일정하게 하고, 직선부(20a)의 길이(L)를 0~2.0mm(0mm≤L≤2.0mm)의 범위에서 0.2mm씩 변량했다. 그리고, 그러한 노치를 갖는 랩 V벨트(B)의 각각을 벨트 주행 시험기로 일정 시간 주행시킨 후의 특정 풀리의 마모 감량을 측정하여, 직선부(20a)의 길이(L)=0mm인 것의 마모 감량을 기준으로서 풀리 마모량을 상대 평가했다.

도 5는 직선부(20a)의 길이(L)와 풀리 마모량의 관계를 도시한다.

도 5에 의하면, 풀리 마모량은, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)가 0mm일 때에 가장 많고, 0~0.5mm의 범위에 있어서 현저하게 저하하며, 0.5mm 이상에서는 완만하게 저하하는 것을 안다.

이러한 현상의 이유로서는, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)가 짧을 때에는, 노치(20)의 바닥부에 체류한 더스트의 방출량은 많지만, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)가 길어짐에 따라 더스트의 방출이 규제되고, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)가 0.5mm 이상에서는, 더스트의 방출이 규제되어 거의 방출이 이루어지지 않게 되어, 그 결과, 풀리 표면의 마모가 억제된 것이라고 생각할 수 있다. 따라서, 노치(20)의 바닥부에 체류한 더스트의 방출 규제에 의한 풀리 표면의 마모를 억제한다고 하는 관점으로부터는, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)는 0.5mm 이상(L≥0.5mm)인 것이 바람직하다.

다음에, JIS A형의 노치를 갖는 랩 V벨트(B)에 대해, 원호부(20b)의 곡률반경(R)을 변량했을 때의 내균열성을 조사하기 위해 행한 벨트 주행 시험에 대해 설명한다.

벨트 주행 시험에서는, 노치를 갖는 랩 V벨트(B)에 대해, 직선부(20a)의 길이(L)를 0.5mm로 일정하게 하고, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)의 변량을 0~3.0mm(0mm≤R≤3.0mm)의 범위에서 0.1mm씩 변량했다. 또한, R=0mm는 직선부(20a)의 양단이 각(角)부로 구성된 것이다. 그리고, 그러한 노치를 갖는 랩 V벨트(B)의 각각을 벨트 주행 시험기로 노치(20)에 균열이 발생할 때까지 주행시켜, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)=0mm인 것의 주행 개시로부터 균열 발생까지의 시간을 100으로 하여 내균열성을 상대 평가했다.

도 6은 원호부(20b)의 곡률 반경(R)과 내균열성의 관계를 도시한다.

도 6에 의하면, 내균열성은, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)이 작으면 응력 집중하기 때문에, 곡률 반경(R)이 0mm일 때가 가장 뒤떨어지고, 그것이 커짐에 따라 서서히 높아지며, 특히 1.3~1.6mm(1.3mm≤R≤1.6mm)의 범위에서는 특출나게 뛰어나고, 1.6mm를 초과하면 저하하는 것을 안다.

이러한 현상의 이유로서는, 직선부(20a) 양측의 각 원호부(20b)의 곡률 반경(R)이 작을 때에는, 벨트의 굴곡에 수반하여 발생하는 응력이 직선부(20a) 양단에 집중하여 균열의 개시점이 되기 쉽고, 한편, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)이 커지면, 직선부(20a) 양단으로의 응력의 집중 정도는 저하하지만, 노치(20)의 전체 폭이 커지고, 벨트 측면의 풀리 접촉 면적, 즉, 수압 면적이 작아져, 그 결과, 벨트 측면의 단위 면적당에 작용하는 고정력이 높아지고, 풀리에 의한 고정력이 높아진 노치(20)의 양측 부분에 의해 노치(20)에 찢기는 힘이 작용하여 균열이 발생하기 쉬워지는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 직선부(20a) 양단으로의 응력 집중에 의한 균열의 발생 억제 및 노치(20)에 작용하는 찢기는 힘에 의한 균열의 발생 억제의 밸런스의 관점으로부터는, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)은, 1.3~1.6mm(1.3mm≤R≤1.6mm)인 것이 바람직하다.

이상의 벨트 주행 시험 결과를 종합하면, 특히, 노치(20)의 바닥부의 직선부(20a)의 길이(L)를 0.5mm 이상으로 하고, 또, 원호부(20b)의 곡률 반경(R)을 1.3~1.6mm로 함으로써, 풀리 표면이 단기간 중에 마모된다고 하는 사태를 회피할 수 있고, 게다가, 노치를 갖지 않는 랩 V벨트에 비해 손색이 없을 정도의 내균열성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 노치를 갖는 랩 V벨트(B)의 경우에 대해 설명했는데, 본 발명은, 외피 범포(14)를 구비하지 않은 노치를 갖는 V벨트인 로우 엣지 코그 V벨트(이 경우, 서로 인접하는 코그간의 부분이 노치에 상당한다) 등에 적용할 수도 있다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 벨트 본체의 벨트 내면측에 복수의 노치가 형성된 노치를 갖는 전동 벨트에 대해 유용하다.

B 노치를 갖는 랩 V벨트(노치를 갖는 전동 벨트)
10 벨트 본체
20 노치
20a 직선부
20b 원호부
L 직선부의 길이
R 원호부의 곡률 반경

Claims (15)

1. 횡단면 V자형상을 이루고 또한 외주면이 외피 범포로 피복된 엔드리스 벨트 본체와,
   각각, 상기 벨트 본체의 벨트 내면측에 벨트 폭 방향으로 연장되도록 형성되고, 벨트 길이 방향으로 줄지어 배치된 복수의 노치를 구비하며,
   벨트 폭 방향과 직교하는 평면에서 절단했을 때 단면에 있어서의 상기 각 노치의 바닥부의 형상은, 중앙의 직선부와, 상기 직선부의 양측의 각각에 연속한 오목형상의 원호부를 가지는 JIS A 형의 노치를 갖는 랩(wrapped) V 벨트로서,
   상기 직선부의 길이가 0.5mm~2.0mm이며, 또한 상기 원호부의 곡률 반경이 1.3mm~1.6mm 인, 노치를 갖는 랩 V 벨트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노치의 배치 피치가 9.0mm~11.0mm인, 노치를 갖는 랩 V 벨트.
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