KR910008230B1 - 동력 전달 벨트 - Google Patents

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KR910008230B1
KR910008230B1 KR1019840001016A KR840001016A KR910008230B1 KR 910008230 B1 KR910008230 B1 KR 910008230B1 KR 1019840001016 A KR1019840001016 A KR 1019840001016A KR 840001016 A KR840001016 A KR 840001016A KR 910008230 B1 KR910008230 B1 KR 910008230B1
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에이 스커라 윌리엄
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더 게이츠 러버 캄파니
에이취 다불류 오우버그 쥬니어
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    • 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
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D29/00—Producing belts or bands
    • B29D29/08—Toothed driving belts

Abstract

내용 없음.

Description

동력 전달 벨트
제1도는 본 발명의 벨트를 사용한 전형적인 동력전달 시스템의 측면도.
제2도는 제1도에 도시된 동력 전달 벨트의 부분 사시도.
제3도는 본 발명에 따른 동력 전달 벨트의 예비성형된 이들의 부분 종단면도.
제4도는 제3도의 예비 성형된 요소의 부분 사시도.
제5도는 본 발명에 따른 벨트의 이의 탄성을 측정하는데 쓰이는 시험장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 벨트 12, 13 : 폴리
14 : 벨트의 이 15 : 벨트의 홈
22 : 벨트의 몸체 23 : 인장코드
24 : 이의 몸체 25 : 보강직물
26 : 경사 27 : 위사
본 발명은 이(齒)가 있고 직물로 피복된 학실 구동(positive drive)동력 전달 벨트에 관한 것이다.
미국특허 제2,507,852호 및 제3,756,091호에 기술된 바와 같은, 이가 있는 동력 전달 벨트들이 동기(同期)동력전달을 위해 수년동안 사용되어 왔다. 동기형 벨트에 있어서 최대의 벨트 수명을 얻으려면, 이가 풀리의 홈과 적절히 합치하도록 변형되면서 하중을 지탱할 수 있을 만큼 충분히 강직해야 한다. 이를 이루는 탄성중합체의 내부 강도 및 강성이 혼자서 하중을 지탱할 만큼 충분하지 못하고 충분한 내마모성을 나타내지 않기 때문에, 직물 피복물이 벨트 표면에 접착되는 것이 통상적이다. 역사적으로, 이제까지 사용되어 온 직물 피복물은 소위 "신장성(伸張性)"나일론직물로 제조되었다. 신장성 나일론 직물을 사용하면 미국특허 제3,078,206호에 기술된 방법을 사용하여 그러한 벨트들을 경제적으로 생산할 수 있다. 직물이 벨트 이의 형상에 맞게 신장되는 그러한 벨트 구조는 동기용으로 쓰이는 이가 있는 벨트들에 만족스러운 것이었다.
그러나, 이가 있는 벨트들이 훨씬 더 큰 마력조건을 갖는 동력 전달 시스템에 사용될 때, 신장성 직물로 구성된 벨트들의 기대 수명이 크게 감소되었다. 그 이유는 다음과 같은 것으로 믿어진다. 느슨하게 꼬여진 권축사(捲縮絲)로 만들어진 통상의 신장성 나일론 피복물은 벨트 성형 과정중에 크게 신장되고 이 고무(tooth rubber)로 채워지는 틈새들을 가진다. 그 다음에 가황 처리를 하여 상기 신장된 직물을 정위치에 고정시큼으로써, 그것이 뻣뻣하게 되고 따라서 하중하에 변형되는 능력이 감소된다. 그러나, 작동하중하에 벨트 이들은 억지로 변형되어 상기 뻣뻣한 직물 피복물이 과도한 동응력(dynamic stress)을 받게 되고, 이 과도한 동응력은 특히 이 뿌리 지역에서 고무충전 직물 피복물의 조기 파열과 벨트의 조기 파괴를 야기한다. 상기 미국특허 제3,078,206호에 따라 제조된 벨트들에 있어서, 벨트이에 걸리는 하중의 대략 80%는 직물로 전달되고 대략 20%만이 고무 이 자체에 의해 전달되는 것으로 믿어진다. 이러한 비율은 직물에 과도한 하중을 집중시켜서 벨트의 조기 파괴를 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 높은 마력 용량을 가지면서도 벨트 수명이 크게 향상된, 이가 있는 벨트를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 벨트이의 뿌리 지역에서의 파열에 대한 저항성이 개선된 전술한 벨트를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 직물 피복물과 그 피복물로 덮힌 고무 이 구조물이 서로 협동하여 벨트이의 뿌리 지역에서의 응력이 약간을 경감시키도록 충분한 탄성을 가지는 복합 이를 이루는 벨트를 제공하는에 있다.
본 발명의 부수적인 목적은, 종래 구조들의 결점들을 극복하고, 내마모성 피복 물질이 벨트 이의 탄성중합체 물질과 협동하여 비교적 높은 마력의 작용예들에 사용 가능함과 동시에 유사한 작동 조건들하에서 종래 벨트 구조들에서 기대되는 것보다 상당히 더 긴 벨트 수명을 나타내는 벨트 구조를 제공하는데 있다.
간단히 기술하자면, 본 발명의 목적들은, 벨트의 번갈아 있는 랜드(land)부분과 이 부분의 외주를 따라 배치된 내마모성 직물층을 갖는 무단 확실 구동 동력 전달 벨트를 제공하는 것에 의해 달성되며, 상기 직물은 그의 종방향 혹은 횡방향 어느쪽으로나 실질적으로 비신장성이고 수지로 처리되며, 그 수지가 굳은때 직물의 실들을 서로 고정시키고 그러한 실들 사이의 틈새들에 침투할 수 있는 탄성중합체 이 물질의 양을 크게 감소시켜, 직물 피복물이 "신장성"직물보다 처음에는 훨씬 더 뻣뻣할지라도, 벨트 조립후에는 탄성중합체 이 물질로 틈새들이 충분히 채워진 종래의 신장성 직물보다 더 큰 가요성을 보유한다(즉, 직물의 틈새들이 탄성중합체로 충분히 채워지는 경우에 그 중합체가 나타내는 것보다 벨트이와 조합하는 경우에 더 큰 정도의 가용성을 보유한다). 이에따라 더 높은 마력의 작동 조건에서, 현재의 벨트 구조에서 가능한 것보다 더 긴 벨트 수명이 제공된다.
본 발명에 따른 동력 전달 벨트는 탄성중합체 몸체부, 그 몸체부에 삽입된 인장밴드, 그 몸체부와 일체로 되어 있고 각각 소정의 탄성율을 가지며 벨트의 둘레 표면을 따라 배치된 가황 탄성중합체 물질의 다수의 이, 및 이위와 그 이들 사이의 랜드 부분위에 형성되고, 각 직물 피복 이의 탄성율이 그러한 이 단독의 탄성율의 1.2배 이상이고 3배 이하이도록 상기 이들과 협동하는 직물 피복물을 가진다. 바람직하게는, 각 직물 피복 이의 탄성율은 이 단독의 탄성율의 1.4배이상 2.8이하이고, 그 직물은 평형 직물(balanced cloth)이고 비스듬히 절단되고 경사 및 위사를 가지며 또한 상기 직물을 치수 안정화시키도록 그 경사 및 위사들을 정위치에 실질적으로 고정시켜 주기 위해 상기 경사 및 위사와 협동하는 열고정된 열경화성 수지를 가진다. 바람직하게는, 경사 및 위사들은 권축가공되지 않는 구조이고 나일론인 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서 상기 직물은, 상기 수직성고정 수단을 그 직물에 가하기 이전에도 30ft3/분(0.879m3/분) 미만의 공기 흐름의 기공도(porosity)를 갖도록 충분히 치밀하게 직조된다. 그러한 기공도는 수지로 직물을 처리함으로서 더 감소되며, 그 수지는 상기 직물의 틈새들을 적어도 부분적으로 막아, 바람직하게는 네오프렌 고무인 비가황된 탄성중합체 벨트 이 물질이 벨트의 제조 중, 그 직물의 틈새들에 형성된 공간의 많은 부분들을 관통할 수 없게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 개량된 벨트는, 권축 가공되지 않은 경사 및 위사들이 그들 사이에 형성되는 틈새들의 크기를 최소화시키도록 하는 방식으로 직조되는 직물로 제조된 피복물(자켓)을 포함한다. 더구나, 그 직물은 벨트 성형 작업중에 사실상 응력을 받지 않게 유지된다. 그 결과, 성형 작업중에 탄성 중합체 이물질은 직물 피복물을 실질적으로 관통하지 않는다. 따라서, 그 이 물질에 대한 피복물의 접착이 기계적이지 않고, 즉, 탄성중합체 물질이 피복물을 관통하지 않고 주로 화학적이기 때문에, 그 피복물은 하중을 받 을 때 탄성중합체 이 물질과 함께 변형할 수 있는 능력이 향상된다. 이러한 소위 "비신장성"직물은 변형은, 그 직물을 비스듬히 절단하고 그의 경사 및 위사들이 각각 벨트의 종축선과 30°-60°사이의 각도를 이루게 그 직물을 배열함으로서 더욱 향상된다. 개량된 직물 피복물 및 가황된 탄성중합체 벨트 이 물질은 고무 이 및 직물 피복물이 벨트에 가해진 구동력을 흡수하는데 실제적으로 공동 부담을 하는 정도로 변형되는 복합벨트이를 형성한다.
구동하중이 직물과 벨트 이 사이에 더 균일하게 분포되도록 직물 및 고무이 화합물의 특성들이 균형을 이루게함으로서 상술한 문제들이 극복될 수 있음을 알게 되었다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 확실치는 않지만 고무이가 하중의 적어도 30%를 전달하고 직물에 대한 하중이 70% 미만으로 감소된다고 믿어지는 벨트가 제공된다. 그러한 더욱 균형잡힌 구조는 고무나 피복물이 하중의 불균형적으로 큰 부분을 지탱하는 종래 기술의 구조들 보다 더 큰 탄성과 더 작은 이력현상(hysteresis)을 갖는다. 이력현상 에너지는 반복된 응력들을 받는 고무 및 직물 복합체에 발열 및 유해한 영향들을 야기하는 것으로 잘 알려져 있기 때문에, 그러한 이력현상의 감소는 매우 유익한 것이다.
바람직한 벨트는 제조하는 일 방법에 따르면, (1) 피복물로 사용되는 직물이 접착제 또는 수지 또는 그들 모두로 처리되고, 직물 구조를 안정화시키도록 열고정된다. (2) 그렇게 처리되고 안정화된 직물은 그의 외측 표면이 벨트의 내측 표면에 피복물을 형성하도록 금형 표면에 위치하도록, 이를 가진 금형내로 배치된다(신잠시킴 없이). (3) 탄성중합체 벨트 이 물질이 금형의 이 공동부들을 채우고 예비성형된 벨트 구성요소를 형성하도록 직물의 내측 표면에 부여된다. (4) 예비 성형물이 제거되어 통상의 금형에 배치된다. (5) 인장 부재들이 예비성형물의 외측 표면 둘레에 감겨진다. (6) 오버코드(overcord) 탄성중합체가 벨트의 몸체를 형성하도록 인장부재들 주위에 배치된다. (7) 그 벨트가 경화된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
제1도에서, 벨트 구동 장치(10)는 한쌍의 기어 혹은 풀리(12,13)의 주위에 감긴 가요성의 동력 전달 벨트(11)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이 동력 전달 벨트(11)는 그의 횡방향으로 연장하고 교대로 배열된 다수의 이(14) 홈(랜드(land)부분)(15)을 가진다. 풀리들(12,13)은, 그의 축 방향으로 연장하고 교대로 배열되며 구동장치(10)의 작동중에 벨트의 이(14) 및 홈(15)과 맞물리는 다수의 이(16) 및 홈(17)을 가진다.
제2도에 잘 도시된 바와 같이, 이 동력 전달 벨트(11)는 가요성 중합체 물질로된 몸체(즉, 오버코드 부분)(22)를 포함한다. 그 벨트의 몸체(22)는, 서로 간격을 두고 떨어져 종방향으로 연장하는 인장 코드(23)와 같은 보강 인장 층 혹은 다수의 인장부재들을 포함한다. 이러한 인장부재들은 벨트에 필요한 움직임 종방향 강도 및 안정성을 부여하도록 유리 섬유 혹은 강으로 된 감싸인 스트랜드(wrapped strand)들과 같은 필수적으로 비신장성의 물질로 구성될 수 있다. 사실상 균일한 높이를 갖는 다수의 이(14)들은 벨트(11)의 횡방향으로 연장하도록 몸체(22)의 적어도 일 표면에 일체로 형성된다.
인장 코드(23)들은 동기 구동벨트들에 관하여 잘 알려져 있는 바와 같이 벨트(11)의 이(14)들의 이뿌리 선(dedendum line)(AB)상에 배치된다.
벨트의 오버코드 부분 즉, 몸체(22)와 이의 몸체(24)에 이용되는 탄성중합체 물질은 그들 몸체 모두에 겸용가능하고, 가황처리에 의해 경화될 수 있는 동일하거나 다른 타입의 탄성중합체, 바람직하게는, 클로로프렌 고무로 될 수 있다. 또한, 에피 클로로하이드린, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 클로로화폴리에틸렌, 니트릴, 에틸렌 프로필렌, 에틸렌 아크릴, 플루오로카본 탄성중합체, 우레탄, 등등의 탄성중합체 물질들도 사용될 수 있다.
보강 직물(25)은 벨트의 교대로 배열된 이(14) 및 홈(15)을 따라 그들에 밀접하게 결합하여 벨트의 표면 피복물을 형성한다. 이러한 직물은, 권축 가공되지 않은 경사 및 위사들로 이루어지고 그 경사 및 위사들이 각각 벨트(11)의 종축선에 대해 30°-60°사이의 각을 이루도록 바람직하게는 비스듬히 절단된 평형 직물(balanced cloth)인 것이 바람직하다. 개개의 경사 및 위사들은 여러개의 필라멘트들로 되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 보강직물(25)은, 경사 및 위사가 나일론6.6 필라멘트들로 되어 있고 이하 더 상세히 기술되는 바와 같은 "비신장성"(non-stretch) 직물인 내마모성 직물로 구성된다.
본 발명의 일 특정에 따라서, 내 마모성의 보강 직물(25)은, 벨트의 구성 부분으로 형성되기 전에 열경화성 수지로 처리된 다음, 직물의 구조를 안정화시키도록(즉, 비신장성 직물을 형성하도록 경사(26) 및 위사(27)를 상호고정시키도록)열 고정된 직물이다.
상술한 대로 열고정되고 따라서 신장성에 대해 안정화 된후, 그 보간 직물(25)은 응력을 받지 않은 이완된 상태로, 이가 있는 금형의 이가 있는 표면의 형상과 일치하게 그 금형내에 배치된다. 그 다은, 클로로프렌 고무 탄성중합체나 그 유사물이 금형내의 직물의 자유 표면에 대해 압착되고, 따라서 벨트의 이 부분이 예비형성된다. 그 다음, 이 형상의 몸체(24)와 보강직물(25)로 구성된 비가황 예비성형물(29)(제3 및 4도)에 예를 들어 미국특허 제3,078,206호에서와 같은, 이가 있는 벨트들을 제조하기 위한 표준 금형 주위에 통상의 방식으로 배치된다. 그리고나서, 인장코드(23)가 통상의 방식으로 예비성형품 주위에 감겨지고, 벨트의 몸체(22)를 형성하는 고무가 그 인장부재(23)의 주위에 배치되며, 그 다음,전체벨트(11)가 통상의 방식으로 가황된다.
통상의 이 형태에 있어서는, 벨트 이의 뿌리 지역의 비교적 적은 부피에 응력이 집중된다. 이것은 특히 높은 마력 하중에서 장시간 동안 작동되는 벨트들에서는 문제가 된다. 미국특허 제 3,937,094호에서 볼 수 있는 바와 같이, 높은 토오크가 가해지는 적용예들에서 피복물은 매우 뻣뻣해야 하고 벨트 이를 형성하는 탄성중합체 물질에 비하여 거의 변형되지 않아야 한다고 믿어졌다. 그 결과,높은 토오크에 맞는 그러한 종래기술의 벨트 구조들에서, 이에 걸리는 사실상 전체 하중이 뻣뻣한 피복물에 의해 지탱되고, 하중의 어떤 부분도 이 자체의 고무 물질에 의해서는, 거의 지탱되지 않는다.그리하여, 직물 피복물이 이 뿌리 지역에서 곧 파열되기 때문에 벨트 수명을 감소시키게 된다.
종래 기술의 다른 벨트 구조들은, 얻어진 피복물- 고무이의 복합체가 고도의 가요성을 나타내도록 피복물이 신장가능하고 따라서 비교적 가요성을 갖게 함으로써 이러한 문제를 극복하려고 했다. 물론 어떤 종류의 피복물은, 고무이(물론 높은 가요성이 있는) 자체가 마모, 마열 및 전단에 필요한 것이었다. 그러나, 신장성직물을 사용한다고 해도 이 뿌리 지역의 직물의 파열에서 비롯하는 벨트 수명 단축 문제들을 극복할수 있을 만큼 충분히 가요성이 있는 피복물을 가진 이를 얻을 수 없다는 것이 밝혀졌다. 실제로, 종래기술의 신장성 직물은 본 발명의 비신장성 직물보다 그 자체에 있어 더 탄성적인 반면, 기대되는 것보다 이 표면 지역에서 더 강직하며, 응력을 받는 것이 직물단독이거나 고무이 단독이 아니고 복합 직물 피복이이기 때문에 그러한 종래 기술의 신장성 직물을 사용하면 불만족스럽게 짧은 벨트수명을 갖는 벨트가 얻어진다.
확실치는 않지만, 종래의 신장성 직물을 사용하면 피복물을 가진 이가 더욱 강직해지는 이유는,경화되지않는 이 고무가 신장성 직물의 틈새들을 포함하는 공간들의 상당한 부분을 충전하기 때문이라고 믿어진다. 종래의 방법, 예를들어, 미국특허 제3,078,206호에 기술된 방법에 의해 벨트를 제조하는 동안, 이의 고무가 직물에 대해 가압되어 직물을 이가 있는 금형 표면과 일치하게 그 쪽으로 가압하기 때문에,그 이의 고무는 그직물을 신장시키고 그렇게하여 확대된 직물의 틈새들이 더 용이하게 침투할 수있다. 가황처리는 그렇게 신장된 직물을 정위치에 고정시키고, 그 틈새들이 상당부분들을 충전시키는 가황 고무의 양 때문에 그 직물을 더욱 경직화 시키는 것으로 보인다. 얻어진 복합 이 구조물은 본 발명에 따른 피복 직물과 조립된 동일이 보다 상당히 더 강직하다. 본 발명에 따르면, 동력 전달 벨트의 이들과 협동하는 내마멸 및 내파열성 직물 피복물이 제공되어, 그 피복물 밑에 있는 이의 고무 물질이 종래 경우보다 더 많은 하중 부분을 지탱하도록 그러한 피복물을 가진 이들이 충분히 탄성적으로 된다. 종래의 벨트 그조들에 있어서는, 피복물이 더 뻣뻣하게 되어 있으므로, 그 밑에 있는 이 물질이 하중의 적은 부분만을 지탱하고 하중의 많은 부분이 경직된 피복물에 의해 지탱되어, 조기 파열을 초래하였다.
본 발명에 따른 14mm. 벨트에 있어서, 바람직한 직물은 나일론 6.6의 경사 및 위사로 되어 있고 비스듬히 절단된 평형 직물이다. 그 직물은 인치(2.54cm) 당 약35가닥의 경사와 인치당 약35가닥의 위사를 갖도록 치밀하게 직조된다. 개개의 경사 및 위사들의 데니어(denier)는 30ft3/분(0.879m /분) 미만의 공기 흐름 기공도를 갖는 직물이 얻어지도록 약 1260이다. 또한, 8mm벨트용의 바람직한 직물은 상기와 같이 나일론 6.6의 위사 및 경사를 갖는 평형직물이고, 그 직물은 대략0.018인치(0.0457cm)이 두께를 가지며 인치당 약33가닥의 경사와 인치당 약33가닥의위사를 가진다. 반면에 5mm 벨트에 있어서는, 인치당 약 32가닥의 경사와 인치 당 약32가닥의 위사가 있고 그 직물 두께는 약 0.011인치(0.0279cm)이다. 그 직물은, 경사 및 위사들내의 개개의 필라멘트를 고정시킬뿐만아니라 그 직물의 경사 및 위사들을 그 실들의 교차점에서 서로 함께 고정시키도록 접착특성을 갖는 예를 들어 레조르시놀 포름알데히드 라텍스(RFL)나 유사물질과 같은 수지인 고정수단을 포함한다. 치밀하게 직조된 직물은 RFL이나 유사한 접착 물질로 처리된다음, 열 고정된다. 열 고정후, 처리된 직물은 가황되지 않은 이의 턴성중합체 물질을 사실상 통과시키지 않게되어 있어, 그 탄성중합체 물질이 이의 성형시 직물층 표면에 대해 압압될 때 직물의 틈새를 통해 통과하지 못하게 된다. 그럼에도 불구하고, 상술한 방식으로 처리된 직물은 기계적 적합보다 화학적 접착에 의해서 이의 고무 외측 표면에 밀접하게 접착 될 수 있다.
본 발명에 따른 복합이의 탄성은 적어도 부분적으로 직물의 틈새들에 이의 고무가 사실상 없는 것에 기인하며, 상술된 종래 벨트들의 뻣뻣한 복합구조는 적어도 부분적으로는 고무가 틈새들에 강제로 압입됨에 따라 그 틈새들이 확장하게 되는 신장성 직물의 사용 때문에 그러한 벨트들의 제조중에 직물의 틈새들이 이의 고무로 사실상 채워지는 것에서 비롯하는 것으로 믿어진다.
본 발명은, 원래의 미처리된 상태에서 종래의 "신장성"피복 직물보다 더 강직하고 RFL과 같은 수지로 처리된 다음 열고정됨으로서 더욱더 강직하게 되은 직물을 사용함으로써, 완성된 벨트이가 피복물이 부착되어 있을 때, 종래 벨트의 피복물을 가진 이들이 나타내는 것보다 더 큰 탄성, 즉 더 낮은 이의 탄성율(spring rate)(K)을 나타내는 놀라운 결과를 달성하였다. 그러나, 본 발명에 따른 벨트의 직물은 상기한 종래 방법으로 제조된 벨트의 피복 직물보다 일반적으로 더 무겁고 더 내마모성이 있다. 더구나, 본 발명에 따른 벨트는 종래 벨트보다 더 높은 이하중 지탱능력, 즉 더 큰 내전단성을 갖는다. 아래의 실험 결과로부터 알 수 있듯이, 이와 가요성 증가 때문에 종래 벨트들에서 얻을 수 있는 것보다 더 긴 벨트 수명을 갖는 벨트들을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 사용되는 것과 같은 더 뻣뻣한, 소위 비신장성의 직물을 사용하므로서 이의구조가 더강직하게 될 수있다고 예상됨에도 불구하고,놀랍게도 그러한 직물을 사용하여 더 가요성 있는 이의 구조가 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 이의 탄성율(K)이란 용어는 벨트폭 1 인치(2.54cm)당 이에 가해진 하중(F)을 대응하는 벨트이의 변형(인치)으로 나눈 값으로 정의된다. 벨트이의 변형은 주어진 하중하에서 이의 변형 측정치이다. 주어진 벨트에 대해 이의 변형과 탄성율(K)을 측정하는 방식은 아래에 기술된다.
제5도에 도시된 바와 같이, 탄성율(K)을 계산하는데 요구되는 값들을 측정하기 위한 시험장치는 하나의 고정 축(30)과 하나의 회전가능한 축(31)을 가지는 쌍축 설비로 구성된다. 회전가능한 축(31)은 기어 감속기(32)를 통해 전기 모터(33)에 연결된다. 토오크 변환기(34)가,회전가능한 축(31)을 통해 전달되는 토오크(32)를 통해 전달되는 토오크를 측정할 수 있도록 하는 방식으로 회전가능한 축 (31)에 부착된다. 풀리(35a,35b)들이 상기 축들(30,31)에 설치되고, 벨트(11)가 그 풀리들위에 배치되고 이 기술에 잘 알려진 크랭크 장치(38)와 리이드스크류(37)에 의해 예비 장력이 부여된다. 리이드 스크류(37)는 벨트(11)를 인장시키는 방향으로 고정축(30)을 회전가능한 축(31)에 대해 이동 시킬 수 있다. 끝에 바늘(36a)이 달린 스트레인 게이지(36)가 회전가능한 풀리(35b)에 고정되고 바늘(36a)이 벨트이의 선택된 지점에 삽입되며, 그래서 모터에 의해 풀리(35b)에 토오크가 가해지고 베트이에 하중이 걸림에 따라 벨트(11)의 인장 부재들(23)과 평행한 방향이지만 벨트홈의 선(AB)아래로 일정 거리 떨어진 곳에서의 벨트이의 변형이 측정될수 있게된다.
시험 과정 및 그러한 시험들의 결과와 탄성율(K)을 측정하는 절차를 아래에 더욱 상세히 설면한다.
[실시예]
여기서 "A벨트"라 칭하는 종래 구조를 갖는 벨트의 성능과, 여기서 "B벨트"라 칭하는 본 발명의 신규한 구조를 갖는 벨트의 성능을 비교하기 위해서 다음과 같은 절차가 수행되었다.
"A 벨트"
여러 가지 확실구동, 즉, 동기구동 벨트 샘플들이 이 기술에 공지된 통상의 재료들을 사용하여 통사의 방법들로 제조되었다. 모든 "A벨트"들은, 벨트이 위에 나일론 직물 피복물을 갖고 유리섬유 코드의 인장부재가 사실상 벨트이들의 뿌리선 상에 배치된 클로로프렌고무 호합물로 형성되었다. 그 나일론 직물은 "신장성"이었고, 벨트들은 미국특허 3,078,206호에 기술된 바와 같은 종래 방법으로 제조되었다. 제조된 후, "A 벨트"들은 아래 기술되는 바와 같은 적당한 치수와 구조를 갖는 톱니 풀리들 위에서 정적 및 동적으로 시험되었다.
"B 벨트"
여러 가지 확실구동, 즉, 동기 구동 벨트 샘플들이 본 발명에 따라 제조 되었다. 모든 "B 벨트"들은 벨트 이위에 나일론 직물 피복물을 갖고 유리섬유 코드의 인장부재가 사실상 벨트 이의 뿌리 선상에 배치된 클로로프렌 고무 화합물로 형성되었다. 그 나일론 직물은 "비산장성"이었고, 벨트들은 본 발명에 따라 제조되었다. 제조된후, "B 벨트"들은 "A 벨트"들을 시험하는데 사용한것과 동일한 시험 절차 및 장치를 사용하여 정적 및 동적으로 시험되었다.
I. "A벨트" 및 "B벨트"에 사용된 정적 시험 절차
제5도에 도시되고 상승된 시험장치를 다음과 같이 이의 변형 및 하중을 측정하는데 사용하였다.
미국특허 제3,756,091호에 기술된 바와 같은 28홈, 14mm 피치의 HTD 폴 리가 각 축에 설치되고, 길이 1400mm, 피치 14mm, 폭 20mm의 벨트가 그 폴리등 위에 배치되어 100파운드 (45.36kg)하중까지 예비 인장되었다. 끝에 바늘이 달린 스트레인 게이지가 회전 폴리에 설치되고, 그 바늘이 벨트 랜드선 아래로 이의 깊이의 24%에 해당하는 거리에서 선택된 벨트 이의 중앙선을 따라 삽입되었다. 이와 같이 배열함으로서 토오크가 회전 폴리에 가해질 때 인장 부재와 평행한 방향으로의 벨트이의 변형이 측정된다.
30ft-1bs(4.1475kg-n)의 예비하중 토오크를 가하여 벨트이들이 그와 맞물리는 폴리 홈의 측면들과 완전히 변형을 기록하였다. 그리고 나서, 그 토오크를 50ft-1bs(6.9125kg-m)까지 증가시키고 그에 해당하는 이의 변형을 기록하였다. 이러한 절차를 맞물려 있는 최초의 8개 벨트 이들 각각에 수행하였다. 그 다음, 최고 하중이 걸린 이에 대한 하중율, 30ft-1bs(4.147 5kg-m) 및 50ft-1bs(6.9125-m)의 부여된 토오크들에 대해 계산하고, 그에 상당한 변형을 기록하였다. 이의 탄성율(K)은 다음식에 의해 계산된다.
Figure kpo00001
여기서, K=이의 탄성율
F50=50ft-1bs의 부여된 토오크에서의 이의 하중(파운드)
F30=30ft-1bs의 부여된 토오크에서의 이의 하중(파운드)
D50=50ft-1bs의 부여된 토오크에서의 이의 변형(인치)
D30=30ft-1bs의 부여된 토오크에서의 이의 변형(인치)
하기 표 1는 "A 벨트" 및 하기 열거된 (ⅰ)(ⅱ)(ⅲ)구조들 각각의 "B 벨트"에 대하여 전술한 시험장치 및 절차를 사용한 대표적인 결과들을 나타낸다.
[표 1]
1인치(2.54㎝)밸트폭으로 환산된 이의 탄성율
Figure kpo00002
Ⅱ. 동적 시험 절차
[실시예 1]
피치 14mm, 길이 1400mm, 폭 40mm를 갖는 6개의 "A 벨트"와 3개의 "B 벨트"를 다음과 같은 동적시험 조건하에서 수명에 대해 시험하였다.
Figure kpo00003
결과는 다음과 같다.
"A 벨트"의 평균 수명 383시간
"B 벨트"의 평균 수명 1702시간
[실시예 2]
피치 14mm, 길이 1400mm, 폭 40mm의 "A 벨트"3개와 "B 벨트"3개를 다음의 동적 시험 조건하에서 수명에 대해 시험하였다.
Figure kpo00004
결과는 다음과 같다.
"A 벨트"의 평균 수명 132시
"B 벨트"의 평균 수명 1754시간
Ⅲ. 본 발명에 따른 벨트들의 구성재료
(1) 직물
(a) 직물 재료 :
이 직물의 경사와 위사는 바람직하게는 각각 1260/1 나일론나사이고, 그 나일론사 각각은 2.9TPI "Z"꼬임을 가지며, 경사 방향으로서 직물 인장 강도는 직물 폭 1인치당 대략 1200 파운드(544.32kg)이고, 위사 방향으로서의 직물 인장 강도는 직물 폭 1인치당 대략 1050 파운드(476.28kg)이다.
(b) 직물 구조 :
이 직물은 평형직물(balanced cloth)이고 경사 및 위사들이 각각 인치당 대략 35가닥씩을 가지도록 직조되었다. 직물의 두께는 대략 0.029인치(0.0737cm)이다. 직물의 중량은 대략 13.5온스/yd2(0.4577kg/m2)이고, 가공도는 ASTM시험법 D737-75를 사용하여 분당 입방 피트로 측정하였을 때 공기 흐름 기공도가 30ft3/분(0.879m3/분)미만이다.
(c) 공기 투과성
ASTM 방법 D735-75를 사용하여, "A 벨트"제조용 직물과 "B 벨트"제조용 직물을 비교한 시험 결과들은 다음과 같았다.
Figure kpo00005
(2) 수지 :
레조르시놀 포름알데히드 라덱스("RFL")접착제들이 합성섬유로 만들어진 타이어 코드와 고무사이의 접착력을 향상시키기 위해서 각종 직물의 처리를 위해 과거부터 사용되어 왔다. 또한 직물과 탄성중합체 사이의 접착력 개선외에도, RFL 피복 직물은 열고정된 때 실들의 서로에 대한 양호한 접착을 나타낼 뿐만 아니라, 필라멘트들이 서로 정렬되어 작용을 하게 함으로서 직물의 실들내의 필라멘트들의 양호한 접착을 나타낸다는 것을 알았다. 직물에 수지를 가하는 것은 직물의 수지욕에 통과시키고 초과액을 짜냄으로 편리하게 수행된다. 바람직한 RFL 침액 제제(dip formulation)는 다음과 같다.
Figure kpo00006
처리된 직물상의 고형분 픽업(Pickup)은 8-11중량% 범위이다. 바람직한 경화온도는 60-120초 동안 425°-475°F(218.5°-246℃)이다.
(3) 이하 고무와 벨트 몸체(즉, 오버코드)의 고무 :
이와 몸체의 고무는 동일하거나 다른 경도를 가질 수 있고, 예를들어 미국특허 제3,078, 206호에 기술된 고무 혼합물과 같은 네오프렌 혼합고무인 것이 바람직하다.
(4) 인장 부재
폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 탄소섬유, 붕소섬유, 아라미드 섬유, 유리섬유, 혹은 와이어 스트랜드(혹은 그들의 혼합물)로 된 섬유이다.

Claims (12)

  1. 탄성중합체로된 몸체, 그 몸체에 삽입된 인장부재, 그 몸체와 일체로 되어 있고 고정의 탄성율을 갖으며 벨트의 외주 표면을 따라 배치된 탄성중합체 물질로된 다수의 이들, 그리고 이들 위와 이들 사이의 랜드 부분들 위에 형성되고 경사와 위사로 이루어진 직물 피복물로 구성된 확실 구동 동력 전달 벨트에 있어서, 상기 직물, 피복물이, 상기 경사 및 위사와 협동하여 그 실들의 교차점들에서 그 실들을 서로에 대하여 고정시켜 상기 직물을 치수적으로 안정화시키고, 상기 직물의 틈새들에 상기 탄성중합체 물질이 없도록 상기 틈새들을 적어도 부분적으로 막는 고정수단을 가지며, 상기 직물 피복물이 각 직물 피복이의 탄성율의 그러한 이 단독의 탄성율의 1.2배 이상 3배 미만이 되도록 상기 이들과 협동하도록 된 것을 특징으로 하는 동력 전달 벨트.
  2. 제1항에 있어서, 각 직물 피복 이의 탄성율이 해당이 단독의 탄성율이 1.4배 이상 2.8배 미만인 동력 전달 벨트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직물이 평형 직물(balanced cloth)인 동력 전달 벨트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직물이 비스듬히 절단된 동력 전달 벨트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정 수단이, 상기 위사 및 경사들과 협동하여 그 실들을 서로에 대해 고정시키도록 하는 열고정 열경화성 수지인 동력 전달 벨트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 경사 및 위사들이 권축 가공되지 않은 구조로된 동력 전달 벨트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 직물이 나일론 사로 구성된 동력 전달 벨트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 경사 및 위사들이, 그 실들로 이루어진 직물에 상기 고정 수단을 부여하기전에 그 직물이 30ft3/분(0.879m3/분)미만의 공기흐름 기공도를 나타내도록 짜여지는 동력 전달 벨트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 탄성중합체 물질이 가황된 클로로프렌 고무인 동력 전달 벨트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 직물이 비스듬히 절단된 평형 직물이고, 나일론 6.6의 경사 및 위사로 구성되고, 상기 직물은 두께가 대략 0.029인치(0.0737cm)이고, 인치당 대략 35가닥의 경사 및 인치당 대략 35가닥의 위사를 가지며, 상기 고정 수단이 RFL(레조르시놀 포름알데히드 라덱스)로된 열고정 열경화성 수지인 동력 전달 벨트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 직물이 비스듬히 절단된 평형 직물이고 나일론 6.6의 경사 및 위사로 구성되며, 대략 0.018인치(0.0457cm)의 두께이고, 상기 직물은 인치당 대략 33가닥의 경사 및 인치당 대략 33가닥의 위사를 가지며, 상기 고정 수단이 RFL로된 열고정 열경화성 수지인 동력 전달 벨트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 직물이 비스듬히 절단된 평형직물이고 나일론 6.6의 경사 및 위사로 구성되며 대략 0.011인치 (0.0279cm)의 두께를 갖고, 상기 직물은 인치당 대략 32가닥의 경사 및 인치당 대략 32가닥의 위사를 가지며, 상기 고정 수단이 RFL로 된 열고정 열경화성 수지인 동력 전달 벨트.
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