KR20150098620A

KR20150098620A - 이붙이 벨트

Info

Publication number: KR20150098620A
Application number: KR1020157015698A
Authority: KR
Inventors: 에이지로 나카시마
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2015-08-28
Also published as: WO2014091672A1; JPWO2014091672A1; DE112013005915T5; JP6321547B2; KR102082396B1

Abstract

이붙이 벨트(16)는, 배부(back portion)(24)와, 벨트 길이방향으로 복수 배치된 나선형 이(helical teeth)(20)와, 벨트 길이방향을 따라 스파이럴형으로 배부(24)에 매설(埋設)되고, 섬유로 구성된 심선을 구비한다. 나선형 이(20)는, 내주(內周)측에 형성된 치포(tooth cloth)(26)를 가지고, 나선형 이(20)의 잇줄(tooth trace)이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도는 8도 이상 16도 이하이며, 심선(22)을 구성하는 섬유는, 단일 꼬임의 실로 이루어지고, 실의 꼬임방향은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과는 반대 방향으로 기울고, 심선(22)의 감기 방향은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 동일 방향으로 기운다.

Description

이붙이 벨트{TOOTHED BELT}

본 명세서에 개시된 기술은, 이른바 나선형 이(helical teeth)를 갖는 이붙이 벨트에 관한 것이다.

일반 산업용도와 전동 파워 스티어링(electric power steering)에서의 동력 전동(傳動)에, 이붙이 벨트가 이용되고 있다. 이 이붙이 벨트에서는, 구동 시에 벨트가 풀리와 맞물릴 시에 소음이 발생하는 것이 문제가 되어 있다.

이 문제에 대해, 특허문헌 1에 기재된 타이밍 벨트(timing belt)에서는, 잇줄(tooth trace)을 벨트 폭방향에 대해 기울인, 이른바 나선형 이를 형성함으로써, 소음의 저감을 도모하고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허공개 평성10-184808호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2004-308702호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허공개 2009-014023호 특허문헌 4 : 일본 특허공개 2005-29145호 공보

본원 발명자에 의한 검토에서는, 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도(비틀림 각이라고도 함)를 크게 할수록, 소음의 저감효과가 높아진다고 생각되었다. 그러나, 비틀림 각(helix angle)을 크게 할수록, 구동 시에 벨트 폭방향의 한쪽으로 편향력(biasing force)이 크게 되어, 풀리 플랜지(flange)와 벨트 측면이 접촉하여 마모되기 쉬워진다. 때문에, 비틀림 각을 어느 정도 이상으로 하면 소음의 저감효과가 작아지고, 측면의 마모로 인한 벨트의 고장이 발생하기 쉬워진다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 문제를 발생시키는 일 없이 소음을 저감시키는 것이 가능한 이붙이 벨트(tooted belt)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트는, 탄성체로 이루어진 배부(back portion)와, 상기 배부의 내주(內周)측에 형성되어, 벨트 길이방향에 소정의 피치로 복수 배치된 나선형 이(helical teeth)와, 벨트 길이방향을 따라 스파이럴형으로 상기 배부에 매설(埋設)되고, 섬유로 구성된 심선(心線)을 구비한 이붙이 벨트이다. 상기 나선형 이는, 내주측에 형성된 치포(tooth cloth)를 가지고, 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도는 8도 이상 16도 이하이며, 상기 심선을 구성하는 상기 섬유는, 단일 꼬임의 실로 이루어지고, 상기 실의 꼬임 방향(twist direction)은, 벨트 폭방향을 기준으로 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과는 반대 방향으로 기울며, 상기 심선의 감기 방향(winding direction)은, 벨트 폭방향을 기준으로 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 동일 방향으로 기운다. 여기서, ＂나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 동일 방향＂이란, 심선의 감기 방향과 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향이 완전히 동일 방향인 것을 의미하는 것이 아니라, 벨트 폭방향을 기준으로 한 경우의 심선의 감기 방향 및 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향의 기울기(우측을 향함에 따라 낮아짐 또는 좌측을 향함에 따라 낮아짐)가 동일한 것을 의미한다.

이 구성에 의해, 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도를 크게 하여도, 벨트 폭방향으로 작용하는 편향력을 상쇄할 수 있으므로, 소음을 저감하면서, 벨트 측면의 파손을 억제할 수 있다.

본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트에 의하면, 벨트의 파손을 방지하면서, 소음을 저감할 수 있다.

도 1은, 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 2(a)는, 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트의 일부를 나타내는 측면도이고, 도 2(b)는, 이붙이 벨트의 일부를 나선형 이(helical teeth)측으로부터 본 경우의 평면도이다.
도 3은, 이붙이 벨트의 일부를 나선형 이(helical teeth)측으로부터 본 경우의 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향, 심선의 스파이럴 방향(감기 방향), 심선을 구성하는 실의 꼬임 방향, 및 치포의 트윌 방향(twill direction)을 나타내는 평면도이다.
도 4(a)는, 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트의 도 2(a)에 나타내는 IVa-IVa선에서의 단면을 나타내는 도이고, 도 4(b)는, 벨트 길이방향에서의 이붙이 벨트의 단면을 확대하여 나타내는 도이다.
도 5(a)는, 소음 측정시험의 결과를 나타내는 도이고, 도 5(b)는, 소음 측정방법을 나타내는 개략도이다.
도 6(a)은, 내구성 시험의 결과를 나타내는 도이고, 도 6(b)은, 내구성 시험에 이용되는 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 7(a)은, 벨트 편향 시험의 결과를 나타내는 도이고, 도 7(b)은, 벨트 편향 시험(belt bias test)에 이용되는 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 8은, 나선형 이(helical teeth)의 비틀림 각을 일정하게 한 경우의 벨트 편향 시험의 결과를 나타내는 도이다.
도 9는, 나선형 이(helical teeth)의 비틀림 각을 일정하게 하고, 심선의 구성을 SZ꼬임으로 맞춘 후에 치포의 트윌라인 각도를 변화시킨 경우의 측정 결과를 나타내는 도이다.

-이붙이 벨트의 구성-

이하, 도면을 이용하여 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트의 구성에 대해 설명한다.

도 1은, 본 실시형태에 관한 이붙이 벨트의 일부를 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내듯이, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)는, 탄성체로 이루어진 배부(24)와, 배부(24) 내주측에 형성되어, 벨트 길이방향에 소정의 피치로 복수 배치된 나선형 이(20)와, 벨트 길이방향을 따라 스파이럴형으로 배부(24)에 매설되고, 섬유로 구성된 심선(22)을 구비한다. 복수의 나선형 이(20)는, 치고무(tooth rubber)(28)와, 내주측에 형성되고, 예를 들어 능직포(綾織布)로 이루어진 치포(26)를 갖는다.

도 2(a)는, 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트(16)의 일부를 나타내는 측면도이고, 도 2(b)는, 이붙이 벨트(16)의 일부를 나선형 이(20)측(내주측)으로부터 본 경우의 평면도이다. 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향은 벨트 폭방향을 기준으로 어느 쪽으로 기울어도 되나, 도 2(a), 도 2(b)에서는, 벨트 진행방향을 상방향으로 나선형 이(20)의 잇줄이 우측을 향함에 따라 높아지는 예를 나타낸다. 또, 도 3은, 이붙이 벨트(16)의 일부를 나선형 이(20)측으로부터 본 경우의 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향(1), 심선(22)의 스파이럴 방향(감기 방향)(3), 심선(22)을 구성하는 실의 꼬임 방향(5), 및 치포(26)의 트윌 방향(7)을 나타내는 평면도이다. 도 4(a)는, 본 개시의 실시형태에 관한 이붙이 벨트(16)의 도 2(a)에 나타내는 IVa-IVa선에서의 단면을 나타내는 도이고, 도 4(b)는, 벨트 길이방향에서의 이붙이 벨트(16)의 단면을 확대하여 나타내는 도이다.

나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향(1)과 벨트 폭방향이 이루는 각도(θ)는 8도 이상 16도 이하인 것이 바람직하다. 또, 각도(θ)가 9도 이상 15도 이하이면, 보다 바람직하다.

심선(22)을 구성하는 섬유는, 단일 꼬임의 실로 이루어지고, 이 실의 꼬임 방향(5)은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향(1)과는 반대 방향으로 기운다. 나선형 이(20)의 잇줄이 우측을 향함에 따라 높아지는 경우, 실은 S꼬임(실이 2가닥의 경우는 SS꼬임)이 된다.

심선(22)의 감기 방향(3)은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향(1)과 동일 방향으로 기운다. 도 3에 나타내는 예에서는, 심선(22)의 감기 방향(3)은, 벨트 폭방향을 기준으로 우측을 향함에 따라 높아진다. 여기서, 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향(1)과 벨트 폭방향이 이루는 각도(θ)의 크기에 따라 심선(22)을 구성하는 실을 2가닥에서 1가닥으로 하거나, 심선(22)의 감기 피치를 변경하거나, 심선(22) 지름을 변경하는 등 조정을 추가할 수 있다.

치포(26)의 트윌 방향(7)은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장하는 방향(1)과는 반대 방향으로 기운다. 도 3에 나타내는 예에서는, 치포(26)의 트윌 방향(7)은, 벨트 폭방향을 기준으로 우측을 향함에 따라 낮게(환언하면 좌측을 향함에 따라 높게) 기운다.

나선형 이(20)의 피치(P)(도 2(a) 참조)는 특별히 한정되지 않으나, 3㎜ 이하이면 바람직하다. 벨트 폭(W)(도 2(b) 참조)도 특별히 한정되지 않으나, 15㎜ 이상이면 바람직하다. 이붙이 벨트(16)는 무단(endless) 고리형상이고, 둘레 길이는 예를 들어 300㎜∼400㎜ 정도이다.

이붙이 벨트(16)의 두께(t)는 예를 들어 1.0㎜∼2.6㎜ 정도이고, 배부(24)의 두께(tb)는 예를 들어 0.2㎜∼1.85㎜ 정도이다. 나선형 이(20)의 이높이(hb)는 예를 들어 0.5㎜∼1.2㎜ 정도이다. 나선형 이(20)의 벨트 길이방향의 폭(Wt)은 예를 들어 1.0㎜ 이상 2.0㎜ 이하 정도이다.

배부(24) 및 치고무(tooth rubber)(28)의 구성 재료로는, 예를 들어 －40℃ 정도의 저온으로부터 120℃ 정도의 고온까지 견딜 수 있는 고무가 이용되고, 수소화 니트릴 고무(hydrogenated nitrile rubber, HNBR)가 바람직하게 이용된다. 그 밖에, 클로로프렌 고무(chloroprene rubber, CR), 에틸렌프로필렌 디엔 고무(ethylene-propylene-diene rubber, EPDM), 스티렌 부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber), 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber) 등을 배부(24) 및 치고무(tooth rubber)(28)의 구성재료로서 이용하여도 된다. 또, 이들 고무에 공지의 강화섬유나 첨가제 등이 배합되어도 된다.

심선(22)에는, 높은 탄성을 갖는 재료가 바람직하게 이용되고, 예를 들어 유리 섬유가 바람직하게 이용된다. 또한, 심선(22)으로 아라미드 섬유 등을 이용하여도 된다.

치포(26)의 재료로는, 예를 들어, 나일론 섬유와 나일론 섬유에 아라미드 섬유를 추가한 것 등이 바람직하게 이용된다. 치포(26)의 두께는 예를 들어 0.1㎜ 이상 또한 0.3㎜ 이하 정도이다. 그리고, 치포(26)의 재료로, 6,6-나일론, 4,6-나일론 등의 나일론 섬유, 아라미드 섬유, 폴리파라페닐렌 벤조비스 옥사졸(polyparaphenylene benzobisoxazole, PBO) 섬유 등을 이용할 수 있다.

본 실시형태의 이붙이 벨트(16)는, 나선형 이(20)와 맞물리는 나선형 이가 형성된 구동 풀리와 종동 풀리와의 사이에 감아 걸림으로써, 동력을 전동한다. 이붙이 벨트(16)는, 예를 들어 전동 파워 스티어링(EPS) 장치에 이용된다.

예를 들어, 예시적인 전동 파워 스티어링 장치(도시 않음)의 경우, 핸들이 조작되면, 입력축에 그 회전이 전달되고, 그 회전은 토션 바(torsion bar)를 비틀면서 이를 개재하여 피니온(pinion)에 전달된다. 피니온의 회전이 랙(rack)축에 전달되면, 랙축은 축방향으로 이동한다. 토션 바의 비틀림 양이 토크 검출장치에 의해 검출되면, 토크 검출장치의 출력신호는, 제어장치에 입력되어, 이 제어장치가 어시스트 모터(assist motor)를 회전시킨다. 이 어시스트 모터의 회전력은, 구동 풀리로부터, 이붙이 벨트(16), 종동 풀리로 전달된다. 이 동작에 의해, 핸들동작이 어시스트 모터에 의해 보조되게 된다.

-본 개시의 일례에 관한 이붙이 벨트의 작용·효과-

본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에 의하면, 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도(θ)가 8도 이상이 되므로, 동작 시에 풀리의 이(tooth)와 벨트의 이(tooth)와의 맞물림이, 이(tooth)의 한쪽 단부로부터 다른 쪽 단부로 순차 원활하게 진행된다. 이로써, 풀리의 나선형 이와 이붙이 벨트(16)의 나선형 이(20)가 맞물릴 시에 발생하는 소음을 저감시킬 수 있다. 한편, 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도(θ)를 16도 이하로 함으로써, 나선형 이(20)에 의해 발생하는 추력(thrust force)(편향력)을, 조절 가능한 범위로 억제할 수 있다.

또, 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도(θ)를 9도 이상 15도 이하로 하면, 소음의 저감효과를 높은 레벨로 유지한 채, 추력을 보다 상쇄하기 쉽게 할 수 있으므로, 이붙이 벨트(16)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있으므로, 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에서는, 심선(22)을 구성하는 섬유가 단일 꼬임의 실로 이루어진 것이고, 이 실의 꼬임 방향은, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 반대 방향으로 기운다. 이로써, 이붙이 벨트(16)가 회전할 시에 나선형 이(20)에 의해 발생되는 추력(편향력)과는 반대 방향의 추력을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 나선형 이(20)에 의해 발생된 추력을 상쇄할 수 있고, 풀리의 플랜지와 이붙이 벨트(16)의 측면을 접촉되기 어렵게 할 수 있다. 이로써, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에서는, 나선형 이(20)의 잇줄의 기울기를 크게 한 경우라도 측면의 마모가 발생하기 어렵게 됨과 동시에, 벨트 측면과 플랜지(flange)가 맞닿는 소음을 효과적으로 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에서는, 심선(22)의 감기 방향이, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 동일 방향으로 기울어 있다. 이것에 의해서도, 이붙이 벨트(16)가 회전할 시에 나선형 이(20)에 의해 발생되는 추력과는 반대 방향의 추력을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 나선형 이(20)에 의해 발생한 추력을 상쇄할 수 있고, 풀리의 플랜지와 이붙이 벨트(16)의 측면을 접촉되기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에서는, 치포(26)의 트윌 방향이, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과는 반대 방향으로 기울어 있다. 이 구성에 의하면, 이붙이 벨트(16)가 회전할 시에 나선형 이(20)에 의해 발생하는 추력과는 반대 방향의 추력을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 나선형 이(20)에 의해 발생한 추력을 상쇄할 수 있고, 풀리의 플랜지와 이붙이 벨트(16)의 측면을 접촉되기 어렵게 할 수 있다.

특히, 치포(26)의 트윌 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도가 클수록, 치포(26)에 의한 추력은 크게 되므로, 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향에 따라 트윌 방향의 각도를 적절히 조정함으로써, 벨트가 편향하는 힘을 상쇄하는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)에서는, 나선형 이(20)의 기울기에 따라 심선(22)을 구성하는 실의 꼬임 방향, 심선(22)의 감기 방향, 치포(26)의 트윌 방향을 적절히 조절함에 따라, 구동 시의 소음을 저감하면서, 파손이 발생하기 어렵게 된다.

이상에서 설명한 이붙이 벨트(16)는 실시형태의 일례이고, 구성재료, 벨트 형상, 크기 등은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 예를 들어, 나선형 이(20)가 기우는 방향을 반대 방향으로 한 경우, 심선(22)의 감기 방향, 실의 꼬임 방향, 치포(26)의 트윌 방향을 각각 이붙이 벨트(16)와 반대로 하면, 소음을 저감하면서, 벨트 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

또, 나선형 이(20)의 기울기에 따라, 심선(22)의 감기 방향, 실의 꼬임방향, 치포(26)의 트윌 방향의 어느 한 방향을 본 실시형태의 이붙이 벨트(16)와 반대로 하는 것도 가능하다.

-이붙이 벨트의 제조방법-

다음에, 상기 이붙이 벨트(16)의 제조방법의 일례에 대해 설명한다. 이 제조방법에서는, 원통 금형과, 이를 내부에 끼우는 것이 가능한 가류기(valcanizer)가 이용된다. 그리고, 원통 금형의 외주면에는, 복수의 나선형 이(20)를 성형하기 위한 홈이 축방향에 대해 비틀림 각(θ)만큼 기울어 연장되도록 둘레방향에 등피치로 형성된다.

먼저, 치포(26)가 되는 나일론 등의 섬유재료를 준비하고, 그 편면(片面)에, 나이프 코터(knife coater)나 롤 코터(roll coater)를 이용하여 고무풀을 도포하는 처리를 행한다. 그리고, HNBR 등으로 이루어진 고무풀을 도포한 면이 외측에 배치되도록 섬유재료를 원통형으로 성형한다.

또한, 별도, 이붙이 벨트(16)의 배부(24)를 형성하기 위한 미가교 고무 시트 및 심선(22)을 형성하기 위한 유리섬유제의 꼰 실을 준비한다. 꼰 실은, 성형 후의 나선형 이(20)의 잇줄이 우측을 향함에 따라 높아지는 경우에는 S꼬임의 실을 이용하고, 나선형 이(20)의 잇줄이 우측을 향함에 따라 낮아지는 경우에는 Z꼬임의 실을 이용한다.

다음에, 원통 금형에 섬유재료를 씌우고, 그 위로부터 꼰 실을 등피치로 나선형으로 감는다. 이 때에는, 심선(22)의 감기 방향이, 벨트 폭방향을 기준으로 나선형 이(20)의 잇줄이 연장되는 방향과 동일 방향으로 기울도록 한다. 또한, 그 위로부터 미가류 고무 조성물 시트를 감는다. 이 때, 원통 금형 둘레면 상에는, 금형측으로부터 차례로 섬유재료, 꼰 실, 그리고 미가교 고무시트가 층을 이루어 세팅된 상태가 된다.

이어서, 재료를 세팅한 원통 금형을 가류기 안에 넣고, 소정의 온도와 압력을 가한다. 이 때, 미가류 고무 조성물이 유동(流動)하여, 원통 금형에 형성된 홈(groove)에 치포를 누르도록 하여 압입(壓入)되고, 이에 따라 나선형 이(20)가 형성되게 된다.

마지막에, 가류기로부터 꺼낸 원통 금형으로부터, 이 둘레면 상에 형성된 원통형 벨트 전구체(前驅體)를 탈형(脫型)하고, 이를 소정 폭으로 절단함으로써 이붙이 벨트(16)를 얻는다.

그리고, 이붙이 벨트(16)의 제조방법은 이상의 방법에 한정되는 것은 아니고, 다른 방법으로 적절히 치환하여도 된다.

실시예

-이붙이 벨트의 구성-

이하, 이붙이 벨트에 대해 행한 각종 시험의 결과에 대해 설명한다. 여기서, 각 실시예 및 비교예에 관한 이붙이 벨트에서는, 배부, 치고무(tooth rubber), 심선, 및 치포를 구성하는 재료는 각각 동일하다고 하고, 나선형 이의 이피치를 2㎜로 하며, 이높이를 1.31㎜로 한 후에, 이하의 파라미터를 각각 변경한 이붙이 벨트를 제작하였다. 단, 심선을 구성하는 실의 꼬임 방향에 대해서는, 적절히 변경하였다. 실시예 및 비교예에 관한 이붙이 벨트의 구성을 표 1 및 표 2에 정리하였다. 또, 후술하는 내구성 시험은, 마찬가지 방법으로 제작된 폭이 6㎜의 이붙이 벨트를 이용하여 행한다.

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 8도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도(즉, 벨트 폭방향과 트윌 방향이 이루는 각도)를 41도로 하고, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 모두 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

본 실시예 1∼4 및 하기의 비교예에 관한 이붙이 벨트는, 상술의 방법으로 제작하였다. 이붙이 벨트의 배부 및 치고무(tooth rubber)의 구성재료로, HNBR을 이용하고, 심선으로는, 유리섬유를 이용한다. 치포로는, 66나일론을 경사(날실) 및 위사(씨실)로 하는 천을 이용하였다. 또, 본 실시예 1∼4 및 하기의 비교예에 관한 이붙이 벨트에 있어서는, 벨트 폭을 24㎜, 벨트의 둘레길이를 332㎜로 하였다.

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 9도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하였다. 심선의 감기 방향은 우측을 향함에 따라 높게 하고, 심선은 모두 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 12도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하였다. 심선의 감기 방향은 우측을 향함에 따라 높게 하고, 심선은 모두 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 15도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하였다. 심선의 감기 방향은 우측을 향함에 따라 높게 하고, 심선은 모두 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 16도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 모두 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

(비교예 1)

표 1에 나타내듯이, 비교예 1에 관한 이붙이 벨트는, 기울지 않은 이를 가지고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하였다. 심선의 감기 방향은 우측을 향함에 따라 높게 하고, 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 2)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 5도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 3)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 31도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 4)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 36도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 5)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 6)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 46도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 7)

표 1에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 51도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

(비교예 8)

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

(비교예 9)

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 7도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 모두 Z꼬임의 2가닥 실로 구성하였다.

(비교예 10)

표 2에 나타내듯이, 우측을 향함에 따라 높아지는 나선형 이의 비틀림 각을 9도로 하고, 치포의 트윌을 좌측을 향함에 따라 높게 또한 트윌라인 각도를 41도로 하며, 심선의 감기 방향을 우측을 향함에 따라 높게 하였다. 심선은 S꼬임의 실과 Z꼬임의 실로 구성하였다.

-소음 측정 방법-

도 5(b)는, 소음 측정 방법을 나타내는 개략도이다.

구동 풀리(33)와 종동 풀리(31)의 2축 풀리에 평가대상이 되는 벨트를 감아 걸고, 구동 풀리(33)의 회전 수를 1000rpm으로부터 5000rpm까지 변화시킨 시의 소음 레벨을 측정하였다. 구동 풀리(33)의 이(teeth)의 수는 45개, 종동 풀리(31)의 이의 수는 138개로 하고, 각 풀리의 이피치는 2㎜로 하였다. 구동 풀리와 종동 풀리의 직경은 각각 28.14㎜, 87.35㎜로 하였다. 각 풀리의 이의 비틀림 각은 평가대상이 되는 벨트와 동일하게 하였다. 벨트 장력은 100N으로 하고, 정밀 소음계(ONO SOKKICO.,LTD, 제품명 LA-5560)를 이용하여 소음 레벨의 측정을 행하였다. 집음 마이크는, 벨트 단면(端面)으로부터 측방(벨트 폭방향)으로 30㎜, 또한 구동 풀리의 중심으로부터 종동 풀리의 중심을 향해 20㎜ 떨어진 위치에 설치하였다. 측정은 각 벨트마다 1000rpm∼5000rpm으로 300∼400포인트씩 행하고, 이 300∼400포인트에서의 측정결과의 평균값을 구하였다.

-내구성 시험-

도 6(b)은, 내구성 시험에 이용되는 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.

구동 풀리(35)와 종동 풀리(37)의 2축의 풀리에 평가대상이 되는 벨트를 감아 걸고, 구동 풀리(35)의 회전수를 1800rpm으로 하였다. 이 때, 이(teeth)폭의 1/2 이상 길이의 균열이 발생하기까지의 시간을 측정하였다. 구동 풀리(35) 및 종동풀리(37)의 이의 수는 모두 45개이고, 이피치는 2㎜으로 하였다. 구동 풀리(35) 및 종동풀리(37)의 직경은 모두 28.14㎜로 하였다. 각 풀리의 이의 비틀림 각은 평가대상이 되는 벨트와 동일하게 하였다. 벨트 초기 장력은 80N으로 하였다. 이 측정은 125℃의 환경에서 행하였다.

-벨트 편향 시험-

도 7(b)은, 벨트 편향 시험에 이용되는 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.

구동 풀리(41)와 종동 풀리(39)의 2축의 풀리에 평가대상이 되는 벨트를 감아 걸고, 구동 풀리(41)의 회전수를 1000rpm으로 하였다. 이 때에 발생하는 벨트 폭방향의 힘(벨트 편향력)을 센서(43)에 의해 측정하였다.

구동 풀리(41)의 이의 수는 45개, 종동 풀리(39)이 이의 수는 138개로 하고, 각 풀리의 이피치는, 2㎜로 하였다. 구동 풀리와 종동 풀리의 직경은 각각 28.14㎜, 87.35㎜로 하였다. 각 풀리의 이의 비틀림 각은 평가대상이 되는 벨트와 동일하게 하였다.

-시험결과-

도 5(a)는, 소음 측정 시험의 결과를 나타내는 도이다. 동 도면에 나타내는 결과로부터, 나선형 이의 비틀림 각이 0도 이상 7도 이하의 범위에서는, 나선형 이의 비틀림 각이 크게 됨에 따라 소음 레벨이 낮아지는 것을 알았다(비교예 1, 2, 5). 그러나, 심선이 SZ꼬임의 경우에는, 나선형 이의 비틀림 각을 9도로 하여도 비틀림 각이 7도인 때와 동등의 소음레벨이 되어, 소음레벨을 저감할 수 없었다(비교예 5, 10). 이는, 나선형 이의 비틀림 각이 너무 크게 되면 벨트가 편향하여 벨트와 플랜지가 맞닿아 소음을 발생하기 때문이라 추측되었다.

이에 반해, 심선을 SS꼬임으로 한 경우(실시예 2)에는, 나선형 이의 비틀림 각이 동일하여도 소음 레벨을 크게 저감시킬 수 있는 것이 확인되었다. 나선형 이의 비틀림 각을 8도로 한 경우에도, 소음 레벨을 저감시킬 수 있는 것이 확인되었다(실시예 1). 또, 심선을 SS꼬임으로 한 경우, 나선형 이의 비틀림 각이 16도 이하의 범위에서 소음 레벨을 낮게 억제할 수 있는 것이 확인되었다(실시예 2, 3, 5).

도 6(a)은, 내구성 시험의 결과를 나타내는 도이다. 동 도면에 나타내는 결과에 의해, 나선형 이의 비틀림 각이 크게 됨에 따라, 벨트의 내구성이 서서히 저하하는 것을 알았다.

이는, 나선형 이의 비틀림 각이 크게 됨에 따라 벨트 측면이 플랜지로 강하게 눌리게 되어, 벨트 온도가 상승하고, 결과적으로 벨트의 이빠짐이 발생하는 것으로 생각되었다. 그리고, 비교예 2, 5, 10의 결과로부터, 심선을 SZ꼬임으로 한 경우에는, 나선형 이의 비틀림 각이 9도 이상이 되면, 벨트 측면이 플랜지와 맞닿음으로써, 벨트 내구성이 현저하게 저하되는 것을 알았다.

이에 반해, 심선을 SS꼬임으로 하면, 나선형 이의 비틀림 각을 9도로 한 경우에도 벨트의 내구성을 크게 개선할 수 있는 것이 확인되었다. 이는, 심선에 의해 발생하는 추력(편향력)이, 나선형 이에 의해 발생하는 추력을 상쇄하기 때문이라 생각할 수 있다. 실시예 1∼3의 결과로부터, 나선형 이의 비틀림 각이 9도 이상 16도 이하의 범위에서는 충분한 내구성이 유지되나, 나선형 이의 비틀림 각이 16도를 초과하면, 내구시간은 대폭으로 감소하는 것을 알았다(실시예 5). 심선을 SS꼬임으로 하여도, 나선형 이의 비틀림 각이 16도를 초과하면, 나선형 이에 의해 발생하는 추력을 완전히 상쇄하지 못하게 되는 것으로 생각할 수 있다. 그리고, 나선형 이의 비틀림 각이 15도 이하이면, 내구시간을 보다 향상시킬 수 있는 것도 확인할 수 있었다.

또, 도 7(a)은, 벨트 편향 시험의 결과를 나타내는 도이다. 여기서는, 심선이 SZ꼬임이고 나선형 이의 비틀림 각이 0도, 5도, 7도, 9도인 경우(비교예 1, 2, 5, 10)와 심선이 SS꼬임이고 나선형 이의 비틀림 각이 9도인 경우(실시예 1)의 결과를 나타낸다.

동 도면에 나타내는 결과로부터, 나선형 이의 비틀림 각이 크게 됨에 따라 벨트의 편향력도 크게 되는 것, 및 심선을 구성하는 실의 꼬임 방향이 나선형 이와 반대 방향으로 기울고, 심선의 감기 방향을 나선형 이와 동일 방향으로 기울임으로써, 벨트 편향력을 상쇄할 수 있는 것이 확인되었다.

도 8은, 나선형 이의 비틀림 각을 일정하게 한 경우의 벨트 편향 시험의 결과를 나타내는 도이다. 동 도면에서는, ZZ꼬임의 심선을 갖는 비교예 9, SZ꼬임의 심선을 갖는 비교예 5, 및 SS꼬임의 심선을 갖는 비교예 8의 측정결과를 나타낸다. 이 결과로부터, 심선을 구성하는 2가닥의 실을 함께 Z꼬임으로 한 경우에는 나선형 이에 의해 발생하는 편향력과 동일 방향의 편향력이 발생하는 것, 및 심선을 구성하는 2가닥의 실을 함께 S꼬임으로 한 경우에는 나선형 이에 의해 발생하는 편향력과는 반대방향의 편향력을 발생하는 것이 확인되었다.

도 9는, 나선형 이의 비틀림 각을 일정하게 하고, 심선의 구성을 SZ꼬임으로 맞춘 후에 치포의 트윌라인 각도를 변화시킨 경우의 측정결과를 나타내는 도이다. 동 도면에서는, 비교예 3, 4, 6, 7의 측정결과를 나타낸다. 이 결과로부터, 트윌라인 각도가 크게 될수록, 편향력이 크게 되는 것이 확인되었다. 따라서, 치포의 트윌 방향을 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 반대 방향으로 기울도록 하면, 트윌라인 각도를 적절히 조정함으로써, 나선형 이에 의해 발생하는 편향력을 상쇄할 수 있다고 생각할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 개시에 관한 이붙이 벨트는, 자동차용의 파워 스티어링을 비롯하여, 각종 기기에서의 동력 전동에 이용된다.

16 : 이붙이 벨트 20 : 나선형 이
22 : 심선 24 : 배부
26 : 치포 28 : 치고무(tooth rubber)
31, 37, 39 : 종동 풀리
33, 35, 41 : 구동 풀리
43 : 센서

Claims

탄성체로 이루어진 배부(back portion)와,
상기 배부의 내주(內周)측에 형성되어, 벨트 길이방향에 소정의 피치로 복수 배치된 나선형 이와,
벨트 길이방향을 따라 스파이럴형으로 상기 배부에 매설(埋設)되고, 섬유로 구성된 심선(心線)을 구비한 이붙이 벨트에 있어서,
상기 나선형 이(helical teeth)는, 내주측에 형성된 치포(tooth cloth)를 가지고,
상기 나선형 이의 잇줄(tooth trace)이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도는 8도 이상 16도 이하이며,
상기 심선을 구성하는 상기 섬유는, 단일 꼬임의 실로 이루어지고, 상기 실의 꼬임 방향은, 벨트 폭방향을 기준으로 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과는 반대 방향으로 기울고,
상기 심선의 감기 방향은, 벨트 폭방향을 기준으로 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 동일방향으로 기우는 이붙이 벨트.
청구항 1에 있어서,
상기 치포는, 능직(綾織)의 천으로 구성되고,
상기 치포의 트윌 방향(twill direction)은, 벨트 폭방향을 기준으로 상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과는 반대 방향으로 기우는 것을 특징으로 하는 이붙이 벨트.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 나선형 이의 잇줄이 연장되는 방향과 벨트 폭방향이 이루는 각도는 9도 이상 15도 이하인 것을 특징으로 하는 이붙이 벨트.
청구항 1∼청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
복수 배치된 상기 나선형 이의 피치는 3㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 이붙이 벨트.
청구항 1∼청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
벨트 폭은 15㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 이붙이 벨트.
청구항 1∼청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
전동 파워 스티어링(electric power steering)에 사용되는 것을 특징으로 하는 이붙이 벨트.