KR102155326B1 - 헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치 - Google Patents

헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102155326B1
KR102155326B1 KR1020187027343A KR20187027343A KR102155326B1 KR 102155326 B1 KR102155326 B1 KR 102155326B1 KR 1020187027343 A KR1020187027343 A KR 1020187027343A KR 20187027343 A KR20187027343 A KR 20187027343A KR 102155326 B1 KR102155326 B1 KR 102155326B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
belt
less
tooth
fabric
toothed
Prior art date
Application number
KR1020187027343A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180114190A (ko
Inventor
마사쿠니 요시다
슌스케 이소에
šœ스케 이소에
이사오 이데구치
Original Assignee
미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤 filed Critical 미쓰보 시베루토 가부시키 가이샤
Priority claimed from PCT/JP2017/011043 external-priority patent/WO2017164135A1/ja
Publication of KR20180114190A publication Critical patent/KR20180114190A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102155326B1 publication Critical patent/KR102155326B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/28—Driving-belts with a contact surface of special shape, e.g. toothed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409—Electric motor acting on the steering column
    • B62D5/0412—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • B62D5/0424—Electric motor acting on or near steering gear the axes of motor and final driven element of steering gear, e.g. rack, being parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/04—Driving-belts made of fibrous material, e.g. textiles, whether rubber-covered or not
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/06—Driving-belts made of rubber
    • F16G1/08—Driving-belts made of rubber with reinforcement bonded by the rubber
    • F16G1/10—Driving-belts made of rubber with reinforcement bonded by the rubber with textile reinforcement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H7/00—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/02—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts
    • F16H7/023—Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members with belts; with V-belts with belts having a toothed contact surface or regularly spaced bosses or hollows for slipless or nearly slipless meshing with complementary profiled contact surface of a pulley

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Pulleys (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은, 심선이 매설된 등부, 상기 등부의 한쪽의 표면에 벨트 길이 방향을 따라 소정 간격으로 마련되고, 각각이 벨트 폭 방향에 대하여 경사진 복수의 톱니부를 가지는 헬리컬 톱니 벨트에 있어서, 상기 톱니부의 표면 및 상기 등부의 상기 한쪽의 표면의 일부가 톱니포로 구성되어 있고, 상기 등부의 다른 쪽의 표면이 등포로 구성되어 있고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 5㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.3㎜ 이하이고, 상기 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.5㎜ 이하이고, 상기 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우에, 상기 등부의 두께가 1.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이고, 상기 심선이 고강도 유리섬유 또는 탄소 섬유를 포함하고, 직경이 0.2㎜ 이상 0.6㎜ 이하의 꼰 코드인, 헬리컬 톱니 벨트에 관한 것이다.

Description

헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치
본 발명은, 헬리컬 톱니 벨트(helical toothed belt)로서, 특히, 고부하 또는 고속회전으로 구동되는 벨트 전동장치(傳動裝置)에 적용되는 헬리컬 톱니 벨트, 및 벨트 전동장치에 관한 것이다.
예를 들면, 전동 파워 스티어링 장치(電動 power steering 裝置)의 감속 장치와 같이, 고부하 또는 고속회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 있어서, 벨트 폭 방향으로 평행으로 연장하는 톱니부를 가지는 직(直) 톱니 벨트를 사용하면, 톱니부와 풀리의 톱니부와의 맞물림의 개시 시 및 종료 시에 큰 소음이나 진동이 발생한다. 이 문제의 대책으로서, 톱니부가 벨트 폭 방향에 대하여 비스듬히 배치된 헬리컬 톱니 벨트가 사용되고 있다. 헬리컬 톱니 벨트는 톱니부와 풀리의 톱니부와의 맞물림이, 톱니의 일단으로부터 타단으로 순차 진행한다. 그 때문에, 직 톱니 벨트를 이용한 벨트 전동 장치에 비하여, 소음이나 진동을 저감할 수 있다.
그러나, 헬리컬 톱니 벨트를 이용하여도, 반드시 소음 및 진동을 충분히 저감할 수 있지 않았다. 이에 대하여, 예를 들면, 특허 문헌 1 및 2는, 헬리컬 톱니 벨트를 이용한 고부하 또는 고속회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 있어서, 소음 및 진동을 보다 저감하는 기술을 제안하고 있다.
특허문헌 1에서는, 톱니 피치를 Pt, 벨트 폭을 W로 하여, 치근(齒筋) 각도 θ를, -0.2≤1-Wㆍtanθ/Pt≤0.75를 만족하는 값으로 설정하고 있다. 게다가, 헬리컬 톱니 벨트의 톱니부와 풀리의 톱니부와의 사이의 백래시(back lash, 간극)를 톱니 피치 Pt의 1.6%~3%로 설정하고 있다.
특허문헌 2에서는, 치근 각도 θ를 7도 이상 또한 10 이하로 하고 있다. 게다가, 등부(背部)의 두께를 tb, 톱니부의 톱니 높이를 hb로 하여, 두께 tb의 톱니 높이 hb에 대한 비율(100Btb/hb)을 120% 이상 240% 이하로 설정하고 있다.
특허문헌 1: 일본국공개2004-308702호 공보 특허문헌 2: 국제공개 제2014/024377호
근년, 자동차의 정숙화가 진행되고 있다. 그 때문에, 예를 들면, 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치 등의 벨트 전동 장치는, 소음을 보다 저감하는 것이 요구되고 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2의 기술에서는, 만족할 수 있는 레벨까지 소음을 저감하는 것이 가능하지 않다.
여기에서, 본 발명은, 고부하 또는 고속 회전에서 구동되는 벨트 전동 장치에 사용되는 경우에, 소음 및 진동을 보다 저감할 수 있는 헬리컬 톱니 벨트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 특허문헌 1 및 2는, 헬리컬 톱니 벨트의 치근 각도, 톱니 형상, 두께 등 구조적 파라미터의 최적 조건을 발견하는 것으로, 소음 및 진동의 저감을 도모하고 있다. 그러나, 이러한 구조상의 여러 가지 궁리만으로는, 소음 및 진동을 그 이상 저감하는 것은 곤란하다고 생각되었다. 여기에서, 본원 발명자는, 이제까지 충분한 검증이 이루어지고 있지 않던 헬리컬 톱니 벨트의 구성 재료에 여러 가지로 연구 궁리하여 실시할 것을 생각했다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 심선(心線)이 매설된 등부(背部), 상기 등부의 한쪽의 표면에 벨트 길이 방향을 따라 소정 간격으로 마련되고, 각각이 벨트 폭 방향에 대하여 경사진 복수의 톱니부를 가지는 헬리컬 톱니 벨트에 있어서, 상기 톱니부의 표면 및 상기 등부의 상기 한쪽의 표면의 일부가 톱니포(齒布)로 구성되어 있고, 상기 등부의 다른 쪽의 표면이 등포(背布)로 구성되어 있고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 5㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.3㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.5㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우에, 상기 등부의 두께가 1.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이고, 상기 심선이 고강도 유리섬유 또는 탄소 섬유를 포함하고, 직경이 0.2㎜ 이상 0.6㎜ 이하의 꼰 코드이다.
이 구성에 의하면, 등부의 톱니부 측의 표면의 일부는, 톱니포로 구성되어 있고, 등부의 다른 쪽의 면은, 등포로 구성된다. 그 때문에, 등부는 톱니포 및 등포에 의해 보강되어 강성(剛性)이 높아진다. 더욱이, 등부에 매설되는 심선은 고강도(고탄성율)의 섬유재인 고강도 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함하는 꼰 코드로 구성된다. 그리고, 꼰 코드의 직경은, 0.2㎜ 이상 0.6㎜ 이하이다. 그 때문에 등부의 굴곡성를 확보하면서, 심선에 의해 등부의 강성을 보다 높게 하는 것이 가능하다.
이와 같이 등부의 강성을 높게 하는 것으로, 헬리컬 톱니 벨트가 고부하 또는 고속 회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 사용되어도, 톱니부가 풀리의 톱니부와 맞물릴 때에 생기는, 헬리컬 톱니 벨트의 심선을 중심으로 한 진동(현진동)을 억제할 수 있다. 따라서, 이 진동에 의해 생기는 소음을 저감할 수 있다.
또, 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우, 상기 등부의 두께는 0.6㎜ 이상 1.3㎜ 이하이다. 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 등부의 두께는 0.6㎜ 이상 1.5㎜ 이하이다. 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우, 등부의 두께는 1.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이다. 이들 두께는, 예를 들면, 자동차용의 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치에 이용되는 종래의 헬리컬 톱니 벨트의 등부의 두께와 같은 정도이다. 본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 등부의 두께를 크게 하는 것 없이 등부의 강성을 높게 하는 것이 가능하다. 그 때문에, 내굴곡피로성(耐屈曲疲勞性)을 충분히 확보하면서, 진동 및 소음을 보다 억제할 수 있다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 0.7㎜ 이상 2.0㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 1.0㎜ 이상 2.3㎜ 이하이고, 상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 1.5㎜ 이상 2.3㎜ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 상기 등부가 고무 성분을 포함하고, 당해 고무 성분이 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체(三元共重合體) 또는 수소화 니트릴 고무를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 상기 톱니포가 경사(經絲) 및 위사(緯絲)를 포함하는 직포(織布)로 구성되어 있고, 경사 또는 위사가 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치되어 있고, 당해 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치된 경사 또는 위사가 신축성을 가지는 탄성사(彈性絲)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 상기 톱니포를 구성하는 섬유가, 나일론, 아라미드, 폴리에스테르, 폴리벤즈옥사졸, 및 면(綿)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 헬리컬 톱니 벨트는, 상기 등포를 구성하는 섬유가 나일론, 아라미드, 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 벨트 전동 장치는, 구동원(驅動源)에 의해 회전 구동되는 구동 풀리, 종동 풀리, 및 상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리에 감아 걸리는 상술한 본 발명의 헬리컬 톱니 벨트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 벨트 전동 장치는, 상기 구동 풀리의 회전 속도가 1000rpm 이상, 4000rpm 이하이어도 좋다. 이 구성에 의하면, 고속 회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 있어서, 소음 및 진동을 충분히 저감할 수 있다.
본 발명의 벨트 전동 장치는, 상기 종동 풀리의 부하가 0.5㎾ 이상, 3㎾ 이하이어도 좋다. 이 구성에 의하면, 고부하로 구동되는 벨트 전동 장치에 있어서, 소음 및 진동을 충분히 저감할 수 있다.
본 발명의 벨트 전동 장치는, 상기 종동 풀리의 외경이 상기 구동 풀리의 외경 보다도 크고, 상기 벨트 전동 장치가 자동차용 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치인 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 자동차용 전동 파워 스티어링 장치의 저감 장치에 있어서, 소음 및 진동을 충분히 저감할 수 있다.
본 발명은, 등부가, 등포와 톱니포에 의해 보강됨과 함께, 고강도 유리 섬유 또는 탄소 섬유의 꼰 코드로 구성된 심선에 의해 보강된다. 따라서, 등부는 두께를 두껍게 하는 것 없이 강성이 높아지기 때문에, 고부하 또는 고속 회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 사용된 경우에, 소음 및 진동을 보다 저감할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 헬리컬 톱니 벨트가 적용되는 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치의 측면도이다.
도 3은 헬리컬 톱니 벨트의 부분 사시도이다.
도 4는 헬리컬 톱니 벨트를 내주측으로부터 본 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 헬리컬 톱니 벨트(30)는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 자동차용의 전동 파워 스티어링 장치(1)의 감속 장치(20)에 이용된다.
[전동 파워 스티어링 장치의 구성]
전동 파워 스티어링(EPS) 장치(1)는, 스티어링 휠(2)에 연결된 스티어링 샤프트(3)와, 스티어링 샤프트(3)에 연결되는 중간 축(4)과, 중간 축(4)에 연결되어, 스티어링 휠(2)의 회전에 연동하여 차륜(9)을 조타(操舵)하는 조타기구(5)를 가진다.
조타기구(5)는 중간 축(4)에 연결된 피니언 축(6)과, 피니언 축(6)에 맞물리는 랙 축(7)을 포함한다. 랙 축(7)은 차량의 좌우 방향을 따라 연장하여 있다. 랙 축(7)의 축방향의 도중부에는 피니언 축(6)에 마련된 피니언(6a)과 맞물리는 랙(7a)이 형성되어 있다. 랙 축(7)의 양단부에는 타이 로드(8) 및 너클 암(도시하지 않음)을 통하여차륜(9)이 연결되어 있다. 스티어링 휠(2)의 회전은 스티어링 샤프트(3) 및 중간 축(4)을 통하여 피니언 축(6)에 전달된다. 피니언 축의 회전은, 랙 축(7)의 축방향으로의 이동으로 변환된다. 이것에 의해, 차륜(9)이 전타(轉舵)된다.
전동 파워 스티어링 장치(1)는 스티어링 휠(2)에 가해지는 조타 토크에 따라 조타 보조력을 얻을 수 있도록 되어 있다. 그를 위한 수단으로서, 전동 파워 스티어링 장치(1)는 조타 토크를 검출하는 토크 센서(13)와, 제어 장치(14)와, 조타 보조용의 전동 모터(15)(구동원)와, 전동 모터(15)의 구동력을 조타 기구(5)에 전동하는 전동 장치로서의 감속 장치(20)를 포함한다.
토크 센서(13)로 조타 토크를 검출하기 위하여, 스티어링 샤프트(3)는 입력 축(10)과, 토션 바(11)와, 출력 축(12)을 가진다. 스티어링 휠(2)이 조작되어, 입력 축(10)에 조타 토크가 입력되면 토션 바(11)가 비틀림 변형하여, 입력 축(10)과 출력 축(12)이 상대 회전한다. 토크 센서(13)는 입력 축(10)과 출력 축(12)의 상대 회전 변위량에 기초하여, 스티어링 휠(2)에 입력된 조타 토크를 검출한다. 토크 센서(13)의 검출 결과는 제어 장치(14)에 입력된다. 제어 장치(14)는 토크 센서(13)에 의해 검출된 조타 토크 등에 기초하여, 전동 모터(15)를 제어한다.
감속 장치(20)는, 구동 풀리(21)와, 종동 풀리(22)와, 풀리 (21) 및 (22)에 감아 걸리는 헬리컬 톱니 벨트(30)를 가진다. 종동 풀리(22)는 구동 풀리(21)보다도 외경이 크다. 구동 풀리(21)는 전동 모터(15)의 회전 축에 고정된다. 종동 풀리(22)는 피니언 축(6)에 고정된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 구동 풀리(21)의 외주면에는 복수의 헬리컬 톱니(21a)가 형성되어 있다. 종동 풀리(22)의 외주면에는 복수의 헬리컬 톱니(22a)가 형성되어 있다. 구동 풀리(21)의 회전 속도는, 예를 들면, 1000rpm 이상 4000rpm 이하이다. 종동 풀리(22)의 부하는, 예를 들면, 0.5㎾ 이상 3㎾ 이하이다.
스티어링 휠(2)이 조작되면, 조타 토크가 토크 센서(13)에 의해 검출되어, 제어 장치(14)가 전동 모터(15)를 구동한다. 전동 모터(15)가 구동 풀리(21)를 회전시키면, 헬리컬 톱니 벨트(30)가 주행하여, 종동 풀리(22) 및 피니언 축(6)이 회전한다. 전동 모터(15)의 회전력은, 감속 장치(20)에 의해 감속되어, 피니언 축(6)에 전달된다. 또, 상술한 바와 같이, 스티어링 휠(2)의 회전은, 스티어링 샤프트(3) 및 중간 축(4)을 통하여 피니언 축(6)에 전달된다. 그리고, 피니언 축(6)의 회전은, 랙 축(7)의 축방향 이동으로 변환되고, 이것에 의해, 차륜(9)이 조타된다. 이와 같이, 전동 모터(15)에 의해, 피니언 축(6)의 회전이 보조되는 것으로, 운전자의 조타가 보조된다.
또한, 본 발명의 헬리컬 톱니 벨트를 적용 가능한 전동 파워 스티어링 장치의 구성은, 도 1에 나타낸 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 감속 장치(20)의 종동 풀리(22)가, 중간 축(4) 또는 스티어링 샤프트(3)에 고정되어 있어도 좋다. 또, 예를 들면, 감속 장치(20)의 종동 풀리(22)가, 변환 기구를 통하여 랙 축(7)에 연결되어 있어도 좋다. 변환 기구는, 예를 들면, 볼 나사 기구 또는 베어링 나사 기구이고, 종동 풀리(22)의 회전력을 랙 축(7)의 축 방향의 힘으로 변환하여 랙 축(7)에 전달한다.
[헬리컬 톱니 벨트의 구성]
도 3에 나타낸 바와 같이, 헬리컬 톱니 벨트(30)는 심선(33)이 매설된 등부(31)와, 등부(31)의 내주면에 벨트 길이 방향을 따라 소정 간격으로 마련된 복수의 톱니부(32)를 가진다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 톱니부(32)는, 벨트 폭 방향에 대하여 경사지어 연장하고 있다. 톱니부(32)는, 헬리컬 톱니 벨트(30)의 내주면에 마련된다. 헬리컬 톱니 벨트(30)는, 고무 조성물로 형성된 벨트 본체(34)와, 벨트 본체(34)에 매설된 심선(33)과, 벨트 본체(34)의 내주면을 피복하는 톱니포(35)와, 벨트 본체(34)의 외주면을 피복하는 등포(背布;36)를 가진다. 톱니부(32)는, 벨트 본체(34)의 일부와, 톱니포(35)의 일부로 구성되고, 등부(31)는 벨트 본체(34)의 일부와, 등포(36)와, 톱니포(35)의 일부로 구성된다. 요컨데, 톱니부(32)의 표면 및 등부(31)의 내주면의 일부는, 톱니포(35)로 구성되어 있고, 등부(31)의 외주면은, 등포(36)로 구성되어 있다.
헬리컬 톱니 벨트(30)의 원주길이는, 예를 들면, 150㎜~400㎜ 이다. 또한 본 명세서에서, 「X~Y」로 나타낸 수치 범위는, X 이상 Y 이하를 의미한다. 헬리컬 톱니 벨트(30)의 폭 W(도4 참조)은, 예를 들면, 4~30㎜이다. 톱니부(32)의 톱니 피치 P(도3 참조)는, 2~5㎜이다. 톱니 피치 P가 2㎜ 이상 3㎜ 미만의 경우, 등부(31)의 두께 tb(도3 참조)는 0.6~1.3㎜이고, 바람직하게는, 0.6㎜ 이상 0.9㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 3㎜ 이상 4㎜ 미만의 경우, 등부(31)의 두께 tb는 0.6~1.5㎜이고, 바람직하게는, 0.8㎜ 이상 1.2㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 4㎜ 이상 5㎜ 이하의 경우, 등부(31)의 두께 tb는 1.2~2.0㎜이고, 바람직하게는, 1.3㎜ 이상 1.8㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 2㎜ 이상 3㎜ 미만의 경우, 톱니부(32)의 톱니 높이 hb(도 3참조)는, 예를 들면, 0.7~2.0㎜이고, 바람직하게는, 0.8㎜ 이상 1.0㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 3㎜ 이상 4㎜ 미만의 경우, 톱니부(32)의 톱니 높이 hb는, 예를 들면, 1.0~2.3㎜이고, 바람직하게는, 1.1㎜ 이상 2.0㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 4㎜ 이상 5㎜ 이하의 경우, 톱니부(32)의 톱니 높이 hb는, 예를 들면, 1.5~2.3㎜이고, 바람직하게는, 1.7㎜ 이상 2.0㎜ 이하이다. 헬리컬 톱니 벨트(30)의 총 두께(최대 두께) t(도 3 참조)는, 등부(31)의 두께 tb와 톱니 높이 hb와의 합계이다. 톱니부(32)의 벨트 폭 방향에 대한 경사 각도 θ(도 4 참조)는, 예를 들면, 2~7˚, 바람직하게는 2~6˚이다.
[벨트 본체]
벨트 본체(34)를 구성하는 고무 조성물의 고무 성분으로서는, 클로로프렌 고무(CR), 니트릴 고무, 수소화 니트릴 고무(HNBR), 에틸렌-프로필렌 고중합체(EPM), 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체(EPDM), 스티렌-부타디엔 고무, 부틸 고무, 클로로설폰화폴리에틸렌 고무 등이 이용된다. 특히 바람직한 고무 성분은, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체(EPDM)이고, 클로로프렌 고무, 수소화 니트릴 고무(HNBR)도 호적하게 이용된다. 벨트 본체(34) 중 톱니부(32)를 구성하는 성분과 등부(31)를 구성하는 성분은, 같은 고무 조성물로 형성되어 있어도 좋고, 다른 고무 조성물로 형성되어 있어도 좋다.
벨트 본체(34)를 구성하는 고무 조성물은, 필요에 따라, 관용의 각종 첨가제(또는 배합제)를 포함하여도 좋다. 첨가제로서는, 가황제 또는 가교제(예를 들면, 옥심류(퀴논디옥심 등), 구아니딘류(디페닐구아니딘 등), 금속 산화물(산화 마그네슘, 산화 아연 등)), 가황조제, 가황촉진제, 가황지연제, 보강제(카본 블랙, 함수 실리카 등의 산화 규소 등), 금속 산화물(예를 들면, 산화 아연, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 바륨, 산화 철, 산화 동, 산화 티탄, 산화 알루미늄 등), 충전제(클레이, 탄산칼슘, 탈크, 마이카 등), 가소제, 연화제(파라핀 오일, 나프텐계 오일 등의 오일류 등), 가공제 또는 가공조제(스테아린산, 스테아린 산 금속염, 왁스, 파라핀 등), 노화방지제(방향족 아민계, 벤즈이미다졸계 노화방지제 등), 안정제(산화 방지제, 자외선 흡수제, 열 안정제 등), 윤활제, 난연제, 대전 방지제 등이 예시될 수 있다. 이들 첨가제는, 단독 또는 조합하여 사용할 수 있고, 고무 성분의 종류나 용도, 성능 등에 따라 선택할 수 있다.
[심선]
심선(33)은 벨트 길이 방향을 따라 벨트 본체(34)에 매설되어 있다. 심선(33)은 벨트 폭 방향으로 간격을 띄워 나선상으로 매설되어 있다. 심선(33)은 복수 본(本)의 스트랜드를 합쳐 꼬아 형성된 꼰 코드로 구성된다. 1본의 스트랜드는 필라멘트(장섬유)를 묶어 정돈하여 당겨 형성하여 있어도 좋다. 심선(33)의 직경은 0.2~0.6㎜이다. 꼰 코드를 형성하는 필라멘트의 굵기, 필라멘트의 수속 본수(收束本數), 스트랜드의 본수, 및 꼼 방식 등의 꼼 구성에 대하여는 특별히 제한되지 않는다. 필라멘트의 재질은 고강도 유리 섬유 또는 탄소 섬유이다. 고강도 유리 섬유 및 탄소 섬유는, 동시에, 고강도 또한 저신도(低伸度)이고, 심선(33)의 재질로서 호적이지만, 저 코스트의 관점으로부터, 고강도 유리 섬유가 보다 바람직하다.
고강도 유리 섬유로서는, 예를 들면, 인장 강도가 300㎏/㎠ 이상의 것, 특히, 무알칼리 유리 섬유(E 유리 섬유)보다도 Si 성분이 많은 하기 표 1에 나타낸 유리 섬유를 호적하게 사용할 수 있다. 또한, 하기 표 1에는 비교를 위해 E 유리 섬유의 조성도 기재하고 있다. 이와 같은 고강도 유리 섬유로서는 K 유리 섬유, U 유리 섬유(동시에 日本硝子纖維社製), T 유리 섬유(日東紡績社製), R 유리 섬유(Vetrotex社製), S 유리 섬유, S-2 유리 섬유, ZENTRON 유리 섬유(전부 Owens Corning Fiberglass社製) 등이 열거될 수 있다.
성분항목 고강도 유리 섬유 E 유리 섬유
SiO 58~70 52~56
Al2O3 17~27 12~16
MgO 7~17 0~6
CaO 0~10 12~25
Na2O 0~2 0~0.8
K2O 0~2 8~13
B2O3 0~2
F2O3, TiO2 등의 불순물을 포함한다
심선(33)으로서 이용하는 꼰 코드에는, 벨트 본체(34)와의 접착성을 높이기 위하여 접착 처리가 실시된다. 접착 처리로서는, 예를 들면, 꼰 코드를, 레졸신-포르말린-라텍스 처리액(RFL 처리액)에 침지 후, 가열 건조하여, 표면에 균일하게 접착층을 형성하는 방법이 채용된다. RFL 처리액은 레졸신과 포르말린과의 초기 축합체를 라텍스에 혼합한 것이고, 여기에서 사용하는 라텍스로서는, 클로로프렌, 스티렌ㆍ부타디엔ㆍ비닐피리딘 3원 공중합체(VP라텍스), 수소화 니트릴, NBR 등이 열거될 수 있다. 또한, 접착 처리로서는, 에폭시 또는 이소시아네이트 화합물로 전처리를 행한 후에, RFL 처리액으로 처리하는 방법 등도 있다.
[톱니포]
톱니포(35)는, 경사와 위사를 일정한 규칙에 의해 종횡으로 교착(交錯)시켜 짠 직포로 구성되는 것이 바람직하다. 직포의 짠 방식은 능직, 주자직 등의 어느 것이어도 좋다. 경사 및 위사의 형태는, 필라멘트(장섬유)를 정돈하여 당긴다든지, 합처 꼰 멀티필라멘트 사(絲), 1본의 장섬유인 모노필라멘트 사(絲), 단섬유를 합쳐 꼰 스팬사(絲)(방적사)의 어느 것이어도 좋다. 경사 또는 위사가 멀티필라멘트 사 또는 스팬사의 경우, 복수 종류의 섬유를 이용한 혼년사(混撚絲) 또는 혼방사(混紡絲)이어도 좋다. 위사는 신축성을 가지는 탄성사를 포함하는 것이 바람직하다. 탄성사로서는, 예를 들면, 폴리우레탄으로 이루어지는 스팬덱스와 같이 재질 자체가 신축성을 가지는 것이거나, 섬유를 신축 가공(예를 들면, 울리 가공, 권축 가공 등)한 가공사가 이용될 수 있다. 통상, 경사에는 탄성사를 이용하지 않는다. 그 때문에, 제직이 용이하다. 그리고, 톱니포(35)로서는, 직포의 경사를 벨트 폭방향으로, 위사를 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 톱니포(35)의 벨트 길이 방향의 신축성을 확보할 수 있다. 또한, 톱니포(35)는, 직포의 위사를 벨트 폭 방향으로, 경사를 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치하여도 좋다. 이 경우, 경사로서, 신축성을 가지는 탄성사를 이용하여도 좋다. 톱니포(35)를 구성하는 섬유의 재질로서는, 나일론, 아라미드, 폴리에스테르, 폴리벤즈옥사졸, 면 등의 어느 것인가 또는 이들의 조합을 채용할 수 있다.
톱니포(35)로서 이용하는 직포는 벨트 본체(34)와의 접착성을 높이기 위하여, 접착 처리가 실시되어 있어도 좋다. 접착 처리로서는, 직포를 레졸신-포르말린-라텍스(RFL 액)에 침지 후, 가열 건조하여, 표면에 균일하게 접착층을 형성하는 방법이 일반적이다. 그러나, 이것에 한하는 것은 아니고, 에폭시 또는 이소시아네이트 화합물로 전처리를 행한 후에, RFL 액으로 처리하는 방법 외에, 고무 조성물을 메틸에틸케톤, 톨루엔, 크실렌 등의 유기 용매에 용해하여 고무 풀로 하고, 이 고무 풀에 직포를 침지 처리하여, 고무 조성물을 함침, 부착시키는 방법도 채용하는 것이 가능하다. 이들 방법은, 단독 또는 조합시켜 행하는 것도 가능하고, 처리 순서나 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다.
[등포]
등포(36)는 편사(編絲)로 뜬 편포(編布), 또는 경사와 위사를 일정한 규칙에 의해 종횡으로 교착시켜 짠 직포로 구성되는 것이 바람직하다.
편포는 1본 또는 2본 이상의 편사가 망목(루-프)을 만들고, 그 루-프에 다음의 사(絲)를 걸어 당겨 새로운 루-프를 연속적으로 만들어 편성된 구조를 가지는 포이다. 즉, 편포에서는, 사를 직선상으로 교착시키는 것 없이, 루-프를 만드는 것으로 형성된다. 등포(36)에 편포를 이용하는 경우, 편포(또는 편포의 편성)는, 위편(또는 위편으로 편성된 편포), 경편(또는 경편으로 편성된 편포)의 어느 것이어도 좋다. 편포의 형상으로서는, 평면 형상, 원통 형상(丸編) 등 제한 되지 않고, 또 편지(編地)는 표목(表目)과 이목(裏目) 어느 쪽이 벨트 본체의 피착면으로 되어도 좋다. 위편(위편의 편조직)으로서는, 예를 들면, 평편(천축편(天竺編)), 고무편, 록자편(鹿子編), 스무스편, 자카드편 등이 열거될 수 있다. 또, 경편(또는 경편의 편조직)으로서는, 예를 들면, 싱글덴비-, 싱글코-드, 트리코트, 하-프 트리코트 등이 열거될 수 있다.
등포(36)에 직포를 이용하는 경우, 직포의 짠 방식은, 평직, 능직, 주자직 등의 어느 것이어도 좋다. 헬리컬 톱니 벨트(30)의 굴곡성을 확보하는 관점으로부터, 벨트 길이 방향으로 구부리기 쉽게 하기 위해, 직구성 또는 편구성을 벨트 길이 방향으로 신축하기 쉬운 형태로 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 위사에 신축성을 가지는 탄성사를 포함하는 직포를 이용하고, 직포의 경사를 벨트 폭 방향으로, 위사를 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치하는 것이 바람직하다. 편포의 편사, 또는 직포의 경사 또는 위사의 형태는, 필라멘트(장섬유)를 정돈하여 당긴다든지, 합쳐 꼰 멀티필라멘트사, 멀티필라멘트사, 1본의 장섬유인 모노필라멘트사, 단섬유를 합쳐 꼰 스팬사(방적사)의 어느 것이어도 좋다. 경사 또는 위사가 멀티필라멘트사 또는 스팬사의 경우, 복수 종류의 섬유를 이용한 혼년사(混撚絲) 또는 혼방사(混紡絲)이어도 좋다. 등포(36)를 구성하는 섬유의 재질로서는, 나일론, 아라미드, 폴리에스테르 등의 어느 것인가 또는 이들의 조합을 채용할 수 있다.
등포(36)로서 이용하는 직포 또는 편포는, 벨트 본체(34)와의 접착성을 높이기 위하여 접착 처리가 실시되어 있어도 좋다. 접착 처리로서는, 톱니포(35)의 경우와 같이, 포를 레졸신-포르말린-라텍스(RFL 액)에 침지 후, 가열 건조하여, 표면에 균일하게 접착층을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것에 한하지 않고 에폭시 또는 이소시아네이트 화합물로 전처리를 행한 후에, RFL 액으로 처리하는 방법 외에, 고무 조성물을 메틸에틸케톤, 톨루엔, 크실렌 등의 유기 용매에 용해하여 고무 풀로 하고, 이 고무 풀에 포를 침지 처리하여, 고무 조성물을 함침, 부착시키는 방법도 채용하는 것이 가능하다. 이들 방법은, 단독 또는 조합시켜 행하는 것도 가능하고, 처리 순서나 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 등포(36)가 편포인 경우는, 후술하는 헬리컬 톱니 벨트(30)의 제조 방법에 있어서, 가열ㆍ가압 공정에서 편포 상에 감아 붙여진 미가류(未加硫) 고무 시트가 함침되는 것으로 해서, 접착 처리를 시행하지 않아도 좋다.
[헬리컬 톱니 벨트의 제조 방법]
헬리컬 톱니 벨트(30)는, 예를 들면, 이하의 수순으로 제조된다.
우선, 헬리컬 톱니 벨트(30)의 복수의 톱니부(32)에 대응하는 복수의 홈부를 가지는 원통상 몰드(도시되지 않음)에, 톱니포(35)를 형성하는 접착 처리가 실시된 직포를 감아 붙인다. 이어서, 감아 붙여진 직포의 외주면에, 심선(33)을 구성하는 꼰 코드를 나선상으로 스피닝한다. 나아가 그 외주측에 벨트 본체(34)를 형성하기 위한 미가류의 고무 시트를 감아 붙이고, 최후에 등포(36)를 형성하는 편포 또는 직포를 감아 붙이고, 미가류의 벨트 성형체를 형성한다. 등포(36)로서 직포를 이용하는 경우에는, 감아 붙이기 전에, 직포에 접착 처리를 실시하여 놓는다. 한편, 등포(36)에 편포를 이용하는 경우에는, 접착 처리를 실시하지 않아도 좋다. 그리고, 이 벨트 성형체가 원통상 몰드의 외주에 배치된 상태에서, 다시 그 외측에, 증기 차단재인 고무제의 자켓이 덮어 씌워진다. 이어서, 자켓이 덮어 씌워진 벨트 성형체 및 원통상 몰드는 가류관의 내부에 수용된다. 그리고, 가류관의 내부에서 벨트 성형체를 가열 가압하여, 고무 시트를 가류한다. 그것에 의해, 고무 시트의 고무 조성물이 몰드의 홈부에 압입되어, 톱니부(32)가 형성된다. 그리고 탈형(脫型)한 슬리브 상의 성형체를 소정의 폭으로 절단하는 것에 의해, 복수의 헬리컬 톱니 벨트(30)가 얻어진다.
본 실시 형태의 헬리컬 톱니 벨트(30)는, 이하의 특징을 가진다.
등부(31)의 톱니부(32) 측의 표면의 일부는, 톱니포(35)로 구성되어 있고, 등부(31)의 다른 쪽의 면은, 등포(36)로 구성된다. 그 때문에, 등부(31)는 톱니포(35) 및 등포(36)에 의해 보강되어 강성이 높아진다. 더욱이, 등부(31)에 매설되는 심선(33)은, 고강도(고탄성율)의 섬유재인 고강도 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함하는 꼰 코드로 구성된다. 그리고, 꼰 코드의 직경은, 0.2㎜ 이상 0.6㎜ 이하이다. 그 때문에, 등부(31)의 굴곡성을 확보하면서, 심선(33)에 의해 등부(31)의 강성을 보다 높게 하는 것이 가능하다.
이와 같이, 등부(31)의 강성을 높인 것으로, 헬리컬 톱니 벨트(30)가 감속 장치(20)와 같은 고부하 또는 고속 회전으로 구동되는 벨트 전동 장치에 사용되어도, 톱니부(32)가 풀리(21, 22)의 헬리컬 톱니(21a, 22a)와 맞물릴 때에 생기는, 헬리컬 톱니 벨트(30)(특히, 등부(31)의 심선(33) 부위)의 두께 방향의 진동(현진동)을 억제할 수 있다. 따라서, 이 진동에 의해 생기는 소음을 저감할 수 있다.
또, 톱니 피치 P가 2㎜ 이상 3㎜ 미만의 경우, 등부(31)의 두께 tb는 0.6㎜ 이상 1.3㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 3㎜ 이상 4㎜ 미만의 경우에, 등부(31)의 두께 tb는 0.6㎜ 이상 1.5㎜ 이하이다. 톱니 피치 P가 4㎜ 이상 5㎜ 이하의 경우, 등부(31)의 두께 tb는 1.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이다. 이들 두께는, 예를 들면, 자동차용 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치에 이용되는 종래의 헬리컬 톱니 벨트의 등부의 두께와 같은 정도이다. 본 실시 형태의 헬리컬 톱니 벨트(30)는, 등부(31)의 두께를 크게 하는 것 없이 등부(31)의 강성을 높게 하는 것이 가능하다. 그 때문에, 내굴곡피로성을 충분히 확보하면서, 진동 및 소음을 보다 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 호적한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재한 한에 있어서 다양한 변경이 가능할 수 있다.
실시 예
다음으로, 본 발명의 구체적인 실시 예에 대하여 설명한다.
실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트의 심선으로서, 하기 표 2에 나타낸 구성 A1~A4의 꼰 코드를 작성했다.
A1의 꼰 코드는 이하의 수순으로 작성했다. JIS R 3413 (2012)에 기재되어 있는 호칭 KCG150의 유리 섬유의 필라멘트를 묶어 가지런히 당겨, 3본의 스트랜드로 하였다. 이 3본의 스트랜드를, 하기 표3에 나타낸 RFL 액에 침지 후, 200~280℃에서 가열 건조하여, 표면에 균일하게 접착층을 형성했다. 이 접착 처리 후에, 3본의 스트랜드를 아래꼬기 수 12회/10㎝로 아래꼬기하여, 직경이 0.35㎜인 꼰 코드를 작성했다. 윗꼬기는 주지 않고 편꼬기로 하였다. A2 및 A3의 꼰 코드는, 유리 섬유를 UCG150 및 ECG150으로 변경한 이외는 A1과 같은 모양으로 작성했다.
또, A4의 꼰 코드는 이하의 수순으로 작성했다. 탄소 섬유의 필라멘트를 묶어 가지런히 당겨, 1본의 스트랜드로 하였다. 이후의 수순은 A1~A3의 심선과 동일하게 하였다. 꼰 코드의 직경은 0.53㎜로 하였다.
A1 A2 A3 A4
재질 K 유리 섬유 U 유리 섬유 E 유리 섬유 탄소 섬유
필라멘트직경(㎛) 9 9 9 7
스트랜드 구성 KCG150-3/0 UCG150-3/0 ECG150-3/0 3K-1/0
아래꼬기수(회/10㎝) 12 12 12 12
꼼방식 편꼬기 편꼬기 편꼬기 편꼬기
코드직경(㎜) 0.35 0.35 0.35 0.53
질량부
레졸신 1.35
포르말린(고형분 농도: 37%) 1
비닐피리딘라텍스(고형분 농도: 40%) 130
물 50
실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트에 이용하는 톱니포는, 1종류로 하였다. 톱니포에는, 능직의 직포를 이용하고, 직포의 경사를 벨트 폭 방향으로, 위사를 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치하였다. 직포의 위사로서는, 66나일론의 섬도 155dtex의 멀티필라멘트사와 스팬덱스(폴리우레탄 탄성섬유)의 섬도 122dtex의 멀티필라멘트사를 이용하였다. 직포의 경사는, 섬도가 155dtex의 66나일론의 멀티필라멘트사를 이용하였다. 또한, dtex(데시텍스)라는 것은, 10000 미터의 사의 질량을 그램 단위로 나타낸 것이다.
실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트에 이용하는 등포는 3종류로 하였다.
등포 B1 및 B2에는, 환편의 편포를 이용하였다. 등포 B1 및 B2의 편사로서는, 섬도 84dtex의 폴리에스테르 흑원착사(黑原着絲)(帝人社製 「E300S」)와, 섬도 28dtex의 폴리에스테르 흑원착사(UNITIKA Fiber社製 「MegaIII」)를 이용하였다. 등포 B1에 대해서는, 10㎝당 꼰 수가 15.3회, 30㎜당의 편목(編目) 수가 40, 30㎜당의 도목(度目) 수가 42단으로 하고, 등포 B2에 대해서는, 10㎝당 꼰 수가 15.3회, 30㎜당의 편목(編目) 수가 40, 30㎜당의 도목(度目) 수가 52단으로 하여 조제하였다. 등포 B3에는, 능직의 직포를 이용하고, 직포의 경사를 벨트 폭 방향으로, 위사를 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치하였다. 등포 B3의 위사로서는, 6나일론의 섬도 235dtex의 멀티필라멘트사의 울리 가공사를 이용하였다. 등포 B3의 경사로서는, 6나일론의 섬도 155dtex의 멀티필라멘트사를 이용하였다.
톱니포 및 등포 B3에 이용하는 직포에는, 표 3에 나타낸 RFL 액에 침지 후, 가열 건조하여, 표면에 균일하게 접착층을 형성하는 접착 처리를 실시하였다.
실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트 본체를 형성하는 미가류 고무 시트로서, 하기 표 4에 나타낸 조성 C1~C3의 미가류 고무 시트를 작성하였다.
C1 C2 C3
질량부 질량부 질량부
EPDM ※1 100 - -
클로로프렌 고무 ※2 - 100 -
H-NBR ※3 - - 100
아디핀산계 가소제 0.5 8.75 -
산화마그네슘 - 4 -
오일 8 - -
스테아린산 - - 1
노화방지제 ※4 2 16.75 -
가류촉진제 ※5 3.4 1.5 0.5
카본 블랙 ※6 50 45 50
무기충전제 5 35 -
산화아연 ※7 5 5 5
유황 1 0.5 1.5
합계 174.9 216.5 158
※1 三井化學社製 「EPT」
※2 DENKA社製 「PM-40」
※3 日本ZEON社製 「Zetpole2021」
※4 大內新興化學工業社製 「노크랙 MB」
※5 大內新興化學工業社製 「N-시클로헥실-2벤조티아졸술펜아미드」
※6 東海CARBON社製 「시-스토 3」
※7 正同化學工業社製 「산화아연 3종」
꼰 코드(심선) A1~A4, 톱니포, 등포 B1~B3, 및 조성 C1~C3의 마가류 고무 시트를 이용하여, 상기 실시 형태에 기재한 수순으로, 실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트를 작성했다. 가류는 161℃에서 25분간 행하였다. 실시 예 1~12의 헬리컬 톱니 벨트의 구성을 하기 표 5에 나타내고, 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트의 구성을 하기 표 6에 나타낸다. 실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트의 벨트 폭은 전부 25㎜로 하고, 톱니부의 벨트 폭 방향에 대한 경사 각도는 전부 5˚로 하였다.
실시 예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
심선 A1 A2 A4 A1
등포 B1 B2 B3 B1
고무 조성물 C1 C3 C2 C1
둘레 길이(㎜) 340 342 340
톱니 피치(㎜) 2 3 5
톱니 수 170 114 68
톱니 높이(㎜) 0.88 1.14 1.91
등부 두께(㎜) 0.85 1.1 1.3 0.6 1.0 1.5
총 두께(㎜) 1.73 1.98 2.18 1.48 2.14 3.41
음압(dBA) 74 75 74 75 77 76 75 76 75 78 78 80
내한시험평가 S S S S S A B A A S S A
비교예
1 2 3 4 5 6
심선 A3 A1
등포 B1 없음 B1
고무 조성물 C1
둘레 길이(㎜) 340
톱니 피치(㎜) 2
톱니 수 180
톱니 높이(㎜) 0.88
등부 두께(㎜) 0.85 1.1 1.5 1.7
총 두께(㎜) 1.73 1.98 2.38 2.58
음압(dBA) 85 95 89 86 77 75
내한시험평가 S S S A B B
(음압 측정 시험)
실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트에 대하여 음압(音壓) 측정 시험을 행하여, 벨트 주행 중의 소음의 평가를 행하였다. 시험에는 2축 주행시험기를 사용하였다. 이 2축 주행시험기는, 도 2에 나타낸 감속장치(20)와 같은 모양으로, 구동 풀리와, 구동 풀리보다도 대경의 종동 풀리를 가지는 구성을 하였다. 구동 풀리에는, 톱니 수가 41의 풀리를 사용하고, 종동 풀리에는, 톱니 수가 117의 풀리를 사용하였다. 2개의 풀리에는 헬리컬 톱니 벨트를 감아 걸어, 벨트 장력이 100N으로 되도록 풀리의 축간거리를 조정하고, 구동 풀리를 회전 속도 2000rpm으로 회전시켜, 벨트를 주행시켰다. 종동 풀리의 부하는 무부하로 하였다. 분위기 온도는 23℃로 하였다. 그리고, 소음계의 집음 마이크 M으로 음압(소음 레벨)을 측정하였다. 또한, 집음 마이크 M의 위치를 설명하기 위해, 도 2에 나타낸 감속 장치(20)에 집음 마이크 M을 표시하였다. 집음 마이크 M은, 헬리컬 톱니 벨트의 펼쳐진 측 부분의 중간 위치로부터 100㎜ 떨어진 위치에 배치하였다. 집음 마이크 M으로 측정한 측정 결과를 표 5, 6에 나타낸다. 음압이 80dBA 이하의 경우에는, 벨트의 실용상 문제가 없는 소음 레벨로 하여 합격으로 평가하였다.
(내한내구 주행 시험)
등부의 강성을 높이면 벨트의 굴곡성이 저하하고, 풀리 상에서의 굴곡 피로가 증가하기 때문에, 등면(외주면)에 크랙(균열)이 생기기 쉽게 된다. 특히, 저온 환경에서는 등면 크랙이 생기기 쉽게 된다. 거기에서, 실시 예 1~12 및 비교 예 1~6의 헬리컬 톱니 벨트에 대하여, 내한내구(耐寒耐久) 주행 시험을 행하여, 등면(외주면)의 크랙의 발생을 관찰하였다. 내한내구 주행 시험에는 구동 풀리와, 구동 풀리와 같은 직경의 종동 풀리를 가지는 2축 주행시험기를 이용하였다. 구동 풀리 및 종동 풀리에는, 톱니 수가 41의 풀리를 사용하였다. 분위기 온도는 -40℃로 하였다. 2개의 풀리에 헬리컬 톱니 벨트를 감아 걸어, 벨트 장력이 130N으로 되도록 풀리의 축간거리를 조정하고, 구동 풀리를 3초간 정회전시킨 후, 3초간 역회전시켜, 10분 정지시키는 1사이클을, 500 사이클 반복하였다. 구동 풀리의 정회전 시 및 역회전 시의 회전 속도는 2000rpm으로 하였다. 종동 풀리의 부하는 무부하로 하였다. 500 사이클을 실시한 후의 헬리컬 톱니 벨트의 등면(외주면)의 상태를 눈(目視)으로 확인하였다. 등면 크랙의 유무와 크랙의 상태로, 하기의 3단계로 평가하였다.
S : 크랙 없음
A : 크랙은 생겼지만 실용상 문제없는 정도
B : 등면 전면에 크랙이 들어 실용상 문제가 있다
비교 예 1은 등포 B1을 이용했지만, 고강도 유리 섬유가 아닌 E 유리 섬유의 심선 A3를 이용한 예이고, 음압이 85dAB로 판정 기준을 상회하였다.
비교 예 2는 등포를 마련하지 않고, 고강도 유리 섬유가 아닌 E 유리 섬유의 심선 A3를 이용한 예이고, 음압이 95dAB로 비교 예 중에서 가장 컸다.
비교 예 3은 등포를 마련하지 않고, 고강도 유리 섬유인 K 유리 섬유의 심선 A1를 이용한 예이고, 비교 예 2 보다도 음압은 작게 되었지만 판정 기준(80 dBA)보다 컸다.
비교 예 4는 비교 예 3과 같은 구성으로, 등부의 두께를 비교 예 3보다 크게 한 예이다. 비교 예 4는 비교 예 3보다 음압은 좀 작게 되었지만, 판정 기준(80 dBA)보다는 컸다. 또, 비교 예 4는 비교 예 3보다도 굴곡성이 저하하고, 내한내구 주행 시험에서, 벨트의 실용상에는 문제없는 정도로 크랙이 생겼다. 비교 예 3, 4의 결과로부터, 등부의 두께를 크게 하여도 등포가 없으면 소음의 저감 효과는 작다는 것을 알게 되었다.
실시 예 1~12는, 어느 것도 음압이 판정 기준인 80 dBA 이하로 되었다.
실시 예 2, 3은 실시 예 1과 등포의 종류만이 다르게 하고, 실시 예 4, 5는 실시 예 1과 심선을 구성하는 섬유의 종류만이 다르게 하고, 실시 예 6, 7은 실시 예 1과 고무 성분만이 다르게 하였다. 실시 예 1~7은 음압에 큰 차이는 보이지 않았다. 고무 성분이 EPDM(C1)인 실시 예 1~5에서는, 내한내구 주행시험에 있어서 크랙은 생기지 않았다. 고무 성분이 H-NBR(C3)인 실시 예 6과 고무성분이 CR(C2)인 실시 예 7은, EPDM의 경우에 비하여, 굴곡성이 저하하고, 내한내구 주행시험에 있어서 크랙이 생겼다. 특히 실시 예 7에 대하여는 실용상 문제가 있는 크랙이 생겼다.
실시 예 8, 9는 실시 예 1과 같은 구성으로, 등부의 두께를 실시 예 1보다 크게 한 예이다. 실시 예 10은 실시 예 1과 같은 구성으로, 등부의 두께를 실시 예 1보다 작게 한 예이다. 실시 예 8~9는 어느 것도 음압이 판정 기준(80 dBA) 이하로 되었다. 실시 예 8, 9에서는 등부의 두께가 증가한 만큼, 굴곡성이 저하하고, 내한 주행시험에 있어서 크랙이 약간 생겼지만 실용상 문제없는 정도였다. 실시 예 8~10의 결과로부터, 톱니 피치가 2㎜인 경우에, 등부의 두께가 0.60~1.3㎜ 범위에서, 굴곡성을 손상하는 것 없이 음압을 억제할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
비교 예 5, 6은, 실시 예 1과 같은 구성으로, 등부의 두께를 실시 예 8, 9보다도 더욱 크게 한 예이다. 등부의 두께가 1.5㎜ 이상인 비교 예 5, 6에서는 음압은 낮게 되지만, 내한내구 주행시험에서 실용상 문제로 되는 정도로까지 크랙이 생기고, 굴곡성이 손상되었다.
실시 예 11, 12는 실시 예 1보다 톱니 피치를 크게 한 예이다. 실시 예 1, 11, 12의 결과로부터, 톱니 피치(톱니 사이즈)가 크게 되면 음압이 크게 되는 경향이 보였지만, 어느 것도 판정 기준(80 dBA) 이하로 되었기 때문에, 톱니 피치 2~5㎜인 헬리컬 톱니 벨트에서 소음 억제 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었다.
본 출원은, 2016년 3월 25일부 출원의 일본 특허출원 2016-061393, 및 2017년 2월 17일부 출원의 일본 특허출원 2017-027635에 기초한 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1. 전동 파워 스티어링 장치
15. 전동 모터(구동원)
20. 감속 장치(벨트 전동 장치)
21. 구동 풀리
22. 종동 풀리
30. 헬리컬 톱니 벨트
31. 등부
32. 톱니부
33. 심선
34. 벨트 본체
35. 톱니포
36. 등포

Claims (10)

  1. 심선이 매설된 등부, 상기 등부의 한쪽의 표면에 벨트 길이 방향을 따라 소정 간격으로 마련되고, 각각이 벨트 폭 방향에 대하여 경사진 복수의 톱니부를 가지는 헬리컬 톱니 벨트에 있어서,
    상기 톱니부의 표면 및 상기 등부의 상기 한쪽의 표면의 일부가 톱니포로 구성되어 있고,
    상기 등부의 다른 쪽의 표면이 등포로 구성되어 있고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 5㎜ 이하이고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.3㎜ 이하이고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 상기 등부의 두께가 0.6㎜ 이상 1.5㎜ 이하이고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우에, 상기 등부의 두께가 1.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이고,
    상기 심선이 고강도 유리섬유 또는 탄소 섬유를 포함하고, 직경이 0.2㎜ 이상 0.6㎜ 이하의 꼰 코드이고,
    상기 톱니포는 경사 및 위사를 포함하는 직포로 구성되어 있고, 상기 직포는, 표면에 접착 처리에 의한 접착층이 형성된 것이고,
    상기 등포는, 편사로 뜬 편포로 구성되어 있고, 상기 편포는 접착 처리에 의한 접착층이 형성되어 있지 않은 것이고, 벨트 본체를 구성하는 고무 조성물이 상기 편포에 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 헬리컬 톱니 벨트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 2㎜ 이상 3㎜ 미만인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 0.7㎜ 이상 2.0㎜ 이하이고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 3㎜ 이상 4㎜ 미만인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 1.0㎜ 이상 2.3㎜ 이하이고,
    상기 복수의 톱니부의 톱니 피치가 4㎜ 이상 5㎜ 이하인 경우에, 상기 톱니부의 톱니 높이가 1.5㎜ 이상 2.3㎜ 이하인, 상기 헬리컬 톱니 벨트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 등부가 고무 성분을 포함하고, 당해 고무 성분이 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체 또는 수소화 니트릴 고무를 포함하는, 상기 헬리컬 톱니 벨트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 톱니포가 경사 및 위사를 포함하는 직포로 구성되어 있고, 경사 또는 위사가 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치되어 있고, 당해 벨트 길이 방향으로 연장하도록 배치된 경사 또는 위사가 신축성을 가지는 탄성사를 포함하는, 상기 헬리컬 톱니 벨트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 톱니포를 구성하는 섬유가, 나일론, 아라미드, 폴리에스테르, 폴리벤즈옥사졸, 및 면으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는, 상기 헬리컬 톱니 벨트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 등포를 구성하는 섬유가 나일론, 아라미드, 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 섬유를 포함하는, 상기 헬리컬 톱니 벨트.
  7. 구동원에 의해 회전 구동되는 구동 풀리,
    종동 풀리, 및
    상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리에 감아 걸리는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 헬리컬 톱니 벨트를 구비하는 벨트 전동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 풀리의 회전 속도가 1000rpm 이상, 4000rpm 이하인, 상기 벨트 전동장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 종동 풀리의 부하가 0.5㎾ 이상, 3㎾ 이하인, 상기 벨트 전동장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 종동 풀리의 외경이 상기 구동 풀리의 외경보다도 크고,
    상기 벨트 전동 장치가 자동차용 전동 파워 스티어링 장치의 감속 장치인, 상기 벨트 전동장치.
KR1020187027343A 2016-03-25 2017-03-17 헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치 KR102155326B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016061393 2016-03-25
JPJP-P-2016-061393 2016-03-25
JPJP-P-2017-027635 2017-02-17
JP2017027635A JP6553107B2 (ja) 2016-03-25 2017-02-17 はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
PCT/JP2017/011043 WO2017164135A1 (ja) 2016-03-25 2017-03-17 はす歯ベルトおよびベルト伝動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180114190A KR20180114190A (ko) 2018-10-17
KR102155326B1 true KR102155326B1 (ko) 2020-09-11

Family

ID=60006863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187027343A KR102155326B1 (ko) 2016-03-25 2017-03-17 헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190085938A1 (ko)
EP (1) EP3434932B1 (ko)
JP (1) JP6553107B2 (ko)
KR (1) KR102155326B1 (ko)
CN (1) CN108779831B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6648198B2 (ja) 2017-07-11 2020-02-14 三ツ星ベルト株式会社 はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
US20190178339A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Gates Corporation Toothed power transmission belt with back fabric
WO2019194057A1 (ja) * 2018-04-06 2019-10-10 三ツ星ベルト株式会社 はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
JP6641513B2 (ja) * 2018-04-06 2020-02-05 三ツ星ベルト株式会社 はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
DE102019212056A1 (de) * 2019-08-12 2021-02-18 Contitech Antriebssysteme Gmbh Schrägverzahnter Antriebsriemen
DE102019218579A1 (de) * 2019-11-29 2021-06-02 Contitech Antriebssysteme Gmbh Antriebsriemen, Verwendung eines solchen Antriebsriemens als Keilrippenriemen und Herstellungsverfahren
KR102580257B1 (ko) 2023-04-11 2023-09-20 주식회사 지앤에프 착용감을 개선한 골프화 및 이의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012225456A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Mitsuboshi Belting Ltd 伝動ベルト
JP5315355B2 (ja) * 2008-10-24 2013-10-16 バンドー化学株式会社 伝動ベルト用ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルト

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000213602A (ja) * 1998-11-18 2000-08-02 Mitsuboshi Belting Ltd 樹脂製長尺歯付ベルト及びその製造方法
JP4010551B2 (ja) 2003-04-03 2007-11-21 ゲイツ・ユニッタ・アジア株式会社 ハス歯ベルト伝動装置
CN2789507Y (zh) * 2005-04-28 2006-06-21 黎绍明 同步带
WO2009034748A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 Gates Unitta Asia Company V-ribbed belt and method for manufacturing same
IT1395657B1 (it) * 2009-08-06 2012-10-16 Dayco Europe Srl Tessuto per cinghia di trasmissione e relativa cinghia di trasmissione
CN201547181U (zh) * 2009-10-22 2010-08-11 上虞市宝来同步带有限公司 一种汽车同步带
JP5974707B2 (ja) 2012-07-25 2016-08-23 株式会社ダイフク 洗車機およびサイド送風ノズル駆動方法
WO2014091672A1 (ja) * 2012-12-11 2014-06-19 バンドー化学株式会社 歯付ベルト
ITTO20130397A1 (it) * 2013-05-16 2014-11-17 Dayco Europe Srl Cinghia di trasmissione dentata a bassa rumorosita'

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5315355B2 (ja) * 2008-10-24 2013-10-16 バンドー化学株式会社 伝動ベルト用ゴム組成物及びそれを用いた伝動ベルト
JP2012225456A (ja) * 2011-04-21 2012-11-15 Mitsuboshi Belting Ltd 伝動ベルト

Also Published As

Publication number Publication date
CN108779831B (zh) 2020-08-11
JP6553107B2 (ja) 2019-07-31
EP3434932A4 (en) 2019-11-20
EP3434932B1 (en) 2021-01-13
KR20180114190A (ko) 2018-10-17
EP3434932A1 (en) 2019-01-30
JP2017180825A (ja) 2017-10-05
CN108779831A (zh) 2018-11-09
US20190085938A1 (en) 2019-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102155326B1 (ko) 헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치
KR102431563B1 (ko) 헬리컬 톱니 벨트 및 벨트 전동 장치
KR102289189B1 (ko) 헬리컬 톱니벨트 및 전동장치
WO2017164135A1 (ja) はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
US11592079B2 (en) Helically toothed belt power transmitting device
CN110869640B (zh) 斜齿带及带传动装置
EP3617551B1 (en) Helically toothed belt power transmitting device
WO2019194057A1 (ja) はす歯ベルトおよびベルト伝動装置
JP2005024075A (ja) 歯付ベルト

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant