KR20000006295A

KR20000006295A - 톱니형벨트

Info

Publication number: KR20000006295A
Application number: KR1019990023012A
Authority: KR
Inventors: 토마소 디지아꼬모; 마르코 디메꼬; 까밀로 페란트; 프란코 시폴론
Original assignee: 추후제출; 데이코 유럽 에스.알.엘.
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2000-01-25
Also published as: BR9904562A; US6159121A; EP0965771A1; DE69908241T2; ITTO980530A1; DE69908241D1; JP4282156B2; JP2000046122A; EP0965771B1; KR100610550B1; AR019693A1; ES2196675T3

Abstract

본 발명은 씨실(weft)(6)과 날실(warp)(7)로 구성된 직물(5)로 싸여진 톱니부(4)를 가지는 톱니형 벨트(1)에 있어서, 상기 씨실(6)은 심(core)으로 작용하며 바람직하게는 폴리우레탄으로부터 제조된 탄성실(8)과 상기 탄성실(8)을 감는 적어도 한쌍의 혼성실(9)에 의해 형성된 씨실줄(weft thread)로 이루어진다., 상기 각각의 혼성실(9)은 바람직하게는 파라-아로마틱 폴리아미드로부터 제조된 고내열성 및 고강도 실(10) 및 바람직하게는 나일론으로부터 제조된 상기 고내열성 및 고강도 실(10)을 감는 덮개실(covering thread)(11)로 구성된다. 상기 톱니형 벨트(11)의 씨실(6)의 구조는 상기 벨트의 고내구성을 유지시키기 위하여, 각각의 고내열성 및 고강도 실(10)이 풀리(pulley)의 이(teeth)에 대한 벨트의 마찰에 의해 손상되지 않도록 완전히 분리될 수 있는 구조이다. 또한, 한쌍의 혼성실의 구조는 직물(5)의 파괴하중(breaking load)을 증가시킬 수 있도록 한다.

Description

톱니형 벨트 {TOOTHED BELT}

본 발명은 톱니형 전동 벨트용 직물에 관한 것이다.

표면의 일측에 이(teeth)를 가지고 탄성물질로 이루어진 본체와 이의 표면에 부착되는 직물로 구성되는 톱니형 전동 벨트가 알려져있다.

벨트의 제조공정동안, 직물(fabric)은 벨트의 이에 부착되어 제조된다. 그러므로, 초기에는 직물의 길이가 벨트의 원주와 같게 해야만 했다. 반면 이가 형성될 때에 직물은 톱니형 벨트의 이의 프로파일(profile)과 같은 길이를 갖아야만 한다. 그러므로, 상기 직물이 톱니형 벨트의 길이방향으로 용이하게 확장되는 것이 필요하다.

이러한 이유로 벨트의 길이방향으로 확장되는 직물의 실(thread)을 탄성물질, 예를 들면, 나일론으로 이루어진 실로 제조하는 방법이 유럽특허 EP-271587에 개시되어 있다.

이하, 벨트의 길이방향으로 확장되는 직물의 실들을 직물의 씨실(weft)이라고 하고, 벨트의 횡축 방향으로 확장되는 실을 날실(warp)라고 한다.

최근에, 자동차용 톱니형 벨트의 사용은 상기 벨트가 고온에서 견디고, 길이를 확장시킬 수 있도록 하기위하여, 직물의 실의 조성을 재설정하는 것이 필요되고 있다.

그러나, 일반적으로 고강도 및 고내열성을 가지고, 또한 탄성적인 특성을 가지는 실 및 섬유를 제조하는 것은 어렵다. 따라서, 합성섬유 또는 다른 물질로 구성된 섬유의 사용이 제안되었다. 일본특허출원 제JP-63-15628호에는아라미드(aramid) 실이 톱니형 벨트의 직물의 씨실에 사용된 탄성 폴리우레탄 실을 나선형으로 감고 있는 형태를 갖는 혼성실을 사용하는 것이 개시되어 있다. 탄성 폴리우레탄 실이 신장되지 않는 때에는 나선형으로 감긴 아라미드 실이 탄성실이 늘어나게 될 수 있도록 느슨해진다. 그 결과, 아라미드 덮개실(aramid covering thread)이 탄성실의 주위에 고리(loop)를 형성할 수 있다. 상기 덮개실로 톱니형의 직물의 씨실을 형성할 경우, 상기 고리는 풀리(pulley)의 이와 정확히 접촉되면서 직물의 외부을 향해 늘어난다. 그러므로, 직물의 강도는 감소하고, 그 결과로 톱니형 벨트의 내구성이 감소하게 된다.

더욱이, 상술한 혼성실에 있어서, 상기 고강도 아라미드 실은 직물의 외부표면에 노출된다. 따라서, 실제로 상기 고강도 아라미드 실은 벨트를 형성하는 탄성물질과 일체화된다. 만약 상기 벨트가 반복적인 변형을 받게 된다면, 상기 아라미드 실도 또한 반복적인 구부러짐과 신장에 의하여 그 강도 및 내구성이 감소하게 된다.

EP특허 제637704호에는 톱니형 벨트의 길이방향으로 신장되는 길이방향 실이 덮개실로부터 형성되고, 각각의 덮개실은 탄성실의 심(core)에 고강도 및 고내열성 실을 감고, 이에 합성섬유 실을 더 감음으로써 제조되는 직물로 구성된 톱니형 벨트가 개시되어 있다.

또한, 일본특허 제05-118390호에는 씨실과 날실을 포함하는 톱니형 벨트용 직물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 씨실은 혼성실로 둘러싸인 탄성실로 이루어지며, 상기 혼성실은 내열성 및 고강도를 가지는 실로 감겨진덮개실(covering thread)에 의해 형성된다. 이하, 상기와 같은 구조를 단일-감김(single-wound) 구조라 정의한다.

그러나, 상술한 종래 기술은 벨트의 충분한 강도의 보장 및 내구성을 제공하지 못하며, 덮개실에 의해 형성된 틈에서 상기 고강도 및 내열성을 가지는 실의 고리가 형성되는 것을 완전히 방지하지 못하는 문제점이 있다.

더욱이, 상기 벨트는 내마모성, 직물과 벨트의 본체 사이의 부착성, 특히 직물이 견딜수 있는 파괴하중(breacing-load)이 더 증가되어야만 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 톱니형 전동벨트의 부분 투시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 톱니형 벨트의 고무본체를 덮는 직물의 씨실을 형성하는 혼성실의 개략도이다.

도 3은 종래 기술과 본 발명에 따라 각각 제조된 직물의 1차 마모 시험 결과를 나타낸 것이다.

도 4는 종래 기술과 본 발명에 따라 각각 제조된 직물의 1차 마모 시험 결과를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 톱니형 전동 벨트2 : 본체

3 : 긴 고강도 실4 : 이

5 : 직물6 : 씨실

7 : 날실 8 : 탄성실

9 : 혼성실10 : 고내열성 및 고강도 실

11 : 커버실

본 발명은 씨실(weft)과 날실(warp)로 구성된 직물(5)로 덮여진 톱니부를 가지는 톱니형 벨트에 있어서, 상기 씨실은 심(core)으로 작용하며 상기 탄성줄에 의해 형성된 씨실줄(weft thread)와 상기 탄성실을 감는 적어도 한쌍의 혼성실을 포함하며, 상기 각각의 혼성실(9)은 고내열성 및 고강도 실(10) 및 상기 고내열성 및 고강도 실(10)을 감는 적어도 하나의 외피실(covering thread)(11)을 포함하는 톱니형 벨트를 제공한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 톱니형 벨트를 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 톱니형 전동 벨트(1)는 다수의 강하고 길이방향의 실과같은 성분(3)이 내부에 형성된 탄성 물질의 본체(2)로 구성된다.

상기 본체(2)는 상기 벨트(1)의 길이방향으로 연장된 씨실(weft threads)(6) 및 상기 벨트(1)의 횡방향으로 연장된 날실(warp threads)(7)을 가지는 직물로 덮여진 이(4)를 가진다.

도 2를 참조하면, 상기 씨실(6)은 심(core) 역할을 하는 탄성줄(8)과 상기 탄성실(8)을 감는 한 쌍의 혼성실(composite threads)(9)로 구성된다. 상기 각각의 혼성실(9)은 고내열성 및 고강도 실(10)과 상기 고내열성 및 고강도 실을 감고있는 하나의 덮개실(covering thread)(11)로 구성된다.

선택적으로, 상기 씨실은 심 역할을 하는 탄성실과 상기 탄성실을 감는 한쌍의 혼성실로 구성되며, 상기 각각의 혼성실은 고내열성 및 고강도 실과 상기 고내열성 및 고강도 실을 감는 한 쌍의 덮개실(11)로 구성된다. 상기 직물의 구조는 상기 한쌍의 혼성실(9)이 상기 탄성실(8)의 표면을 전체적으로 덮도록 하기 위해 상기 탄성실의 둘레에 감겨진 구조이다.

바람직하게는 상기 탄성실(8)은 폴리우레탄으로부터 제조된다.

상기 고내열성 및 고강도 실은 상기 전체 직물(5)이 고강도 및 내열성을 가짐과 동시에 외부표면으로부터 분리시키기 위하여 바람직하게는 폴리아미드(polyamide)로부터 제조되며, 더 바람직하게는 파라-아로마틱 폴리아미드(para-aromatic polyamide)로부터 제조된다.

고내마모성을 가지는 상기 덮개실(11)은 이 후 내부에 형성되는 실을 전체적으로 감싸기 위해서 상기 고내열성 및 고강도 실(10)보다 더 부피가 커야한다. 그러므로, 상기 덮개실은 바람직하게는 직조된 고분자물질(textured polymermaterial)로부터 제조되며, 더 바람직하게는 폴리아미드로부터 제조되고, 보다 더 바람직하게는 나일론66 섬유로부터 제조된다. 다른 방법으로는 상기 덮개실(11)은 하이브리드(hybrid) 조성을 가지며, 이 경우에 바람직하게는 나일론과 테플론(Teflon)으로 이루어진다. 상기 덮개실(11)은 단일 또는 다중으로 형성될 수 있다. 만약 상기 덮개실(11)이 두 개의 실들로 구성된다면, 하나는 상기 고내열성 및 고강도 실(10)에 시계방향으로 감겨진 형태로, 다른 하나는 상기 고내열성 및 고강도 실(10)에 반시계방향으로 감겨진 형태로 구성된다.

표 1은 상기 씨실(6)의 바람직한 실시예를 나타난 것이다.

씨실의 조성	측정단위	값
탄성 심 실(8)(eleastic core thread)
물질의 종류		폴리우레탄(Dorlastan^R-Bayer의 상표)
방사수(count of yarn)	dtex(1 tex=1g/km of thread)	480
실의 수	2.54㎝ 당 수	55
고강도 실(10)
물질의 종류		파라-아로마틱 폴리아미드(Twaron^R1008, Akzo Nobel의 상표)
방사수	dtex	220
덮개 용량(covering capacity)	turns	900
커버 실(11)
물질의 종류	dtex	나일론66 HT(textured nylon 66 HT)
방사수	turns/m	110
덮개 용량		1300

상기 날실(7)은 상술한 상기 씨실(6)의 특성과 다른 특성을 가져야 한다.

그 이유는 탄성적인 특성을 가져야 되기 때문이 아니라 고강도를 가져야 하기 때문이다. 그러므로, 바람직하게는 상기 날실(7)은 폴리아미드로부터 제조되고, 더 바람직하게는 메타-아로마틱 폴리아미드(meta-aromatic polyamide)로부터 제조된다.

표 2는 날실(7)의 바람직한 실시예를 나타낸 것이다.

날실(7)의 조성	측정단위	값
물질의 종류		메타아라미드(Metearamide;Nomex-Du Pont의 상표)
방사수	dtex	330
실	2.54㎝당 수	80

본 발명에 따른 톱니형 벨트는 종래의 방법으로 예를 들면, 상기 직물이 미리 부착시켜 제조하기 위한 틀(mold)에서 벨트의 탄성본체(elastomeric body)를 제조하는 방법으로 제조될 수 있다.

직물을 고무부(rubber part)에 부착하기 위해서는 레조르시놀(resorcinol), 포름알데히드(formaldehyde), 및 라텍스(latex;RFL)과 같은 접착제가 사용된다.

이하 이중-감김(double-wound)으로써 언급되며, 탄성실(8)을 감고있는 적어도 한 쌍의 혼성실(9)을 가지는 상기 씨실(6)의 구조 및 표 1에서 설명된 씨실의 구조는 직물의 파괴-하중(breaking-load)을 증가시킨다. 실제로, 상기 구조에서 총 직물(5)의 중량에 대한 폴리우레탄의 비율은 줄어든다. 상기 폴리우레탄은 상기 직물(5)의 파괴-하중을 증가시키는 역할을 하지 못하며, 단지 탄성율을 제공하는 기능만을 가진다.

이하, 하기에 기술되는 표에서는 다음과 같은 약자가 사용된다.

PR = 직물의 최종중량

CR = 파괴하중(breaking load)

FO = 날실에서의 실의 수

TO = 날실의 방사수

TF = 씨실에서의 실의 수

TNy = 나일론 실의 방사수

TAr = 아라미드 실의 방사수

TPu = 폴리우레탄 실의 방사수

AR = 파괴(breakage)되는 직물의 신장(elongation)

ARNy = 파괴되는 나일론 실의 신장

ARAr = 파괴되는 아라미드 실의 신장

실시예의 예로서, 표 3에 "이중-감김(double-wound)" 직물(5)의 상기 언급한 약자에 대한 특성값이 주어져있다. 특히, 하기 표 3은 500g/㎡의 중량을 갖는 직물의 파괴하중이 2035인 것에 대한 것이다.

CR	PT	FO	TO	TF	TNy	TAr	TPu	AR	ARNy	ARAr
N/2.5㎝	g/㎡	No/25㎜	dtex	No/25㎜	dtex	dtex	dtex	[%]	[%]	[%]
2035	505	55	235	85	155	220	465	145	22	4.5

이와 비교적으로, 표 4는 "단일-감김(single-wound)" 직물의 특성을 나타낸 것이다.

CR	PT	FO	TO	TF	TNy	TAr	TPu	AR	ARNy	ARAr
N/2.5㎝	g/㎡	No/25㎜	dtex	No/25㎜	dtex	dtex	dtex	[%]	[%]	[%]
1720	520	65	235	85	155	220	465	145	22	4.5

거의 동일한 중량을 갖는 상기 직물들의 비교에 있어서, 상기 "이중-감김"직물(5)의 파괴하중 값은 "단일-감김" 직물의 파괴하중 값보다 더 크다.

시험은 상기 직물들에 대해 모두 진행되었고, 그 결과는 상기 도 3 및 도 4에 도시된 그래프에 나타나있다. 진행된 상기 시험은 대체로 표준형, 즉, 벨트에 대하여 어떤 응력(tension) 하에서 구동풀리(drive pulley)와 피동풀리(driven pulley) 사이의 전달동작을 시험하기위한 시험방법이 기재된 1995년 국제표준화기구 표준규격 10917에 따라 실행된 것이다. 시험조건의 상세한 기술에 대한 참조는 상기 표준규격에 의해 정해졌다. 상기 도 3 및 도 4에 제시된 시험에서, 상기 표준 규격과 몇가지 다른 점은 상기 풀리(pulley)들은 각각 19와 38 대신 20과 40의 이(teeth)를 갖는다는 점이다. 부가적으로, 상기 구동 속도는 6000rpm이고, 적용된 응력은 300N이며, 온도는 130℃이고, 습도는 60%이다.

상기 두 시험에 있어서, A로 표기된 벨트는 "이중-감김" 벨트를 나타낸 것이고, B로 표기된 벨트는 "단일-감김"벨트를 나타낸 것이다.

상세히 설명하면, 도 3은 벨트의 보강요소와 직물의 외부면 사이의 거리의측정을 나타내는 PLD(Pitch Line Differential) 변화량의 2배에 상응하는 시간량으로 표현되는 측정시간의 함수로써 나타내어지는 그래프에 대한 도표이다. 그러므로, 상기 거리에서의 변형(reduction)은 시간의 함수에 따른 벨트의 마모의 직접적인 측정이다.

특히, 상기 PLD 변화량 값은 매 300시간마다 측정되었으며, 도 3의 분석에 나타난바와 같이,상기 이중-감김 벨트의 파손에 있어서 상기 이(tooth) 밑면의 파손은 1200시간 후에 일어나는 반면, 상기 단일-감김 벨트에 있어서의 이 밑면의 파손은 900시간 후에 일어난다.

또한, 파손 이전의 측정에 있어서도 역시 이중-감김 벨트의 PLD변화량 곡선은 항상 상기 단일-감김 벨트에 대한 곡선보다 위에 있다. 따라서, 이중-감김 벨트는 상기 단일-감김 벨트보다 덜 마모된다.

도 4는 마모에 영향을 받는 벨트의 5가지 부분에 대하여 1부터 6까지의 점수를 할당하여 얻어지는 마모 색인 w.i.의 시간으로 표현되는 측정시간의 함수에 따른 곡선을 나타내는 도표이다. 상기 5가지 부분은 상기 구동풀리에 대하여 지탱되는 구동면(driving side) 또는 이(teeth)의 면(side), 두개의 이 사이의 벨트의 밑바닥(floor) 또는 영역(area), 동작을 전달하기 위한 풀리에 대하여 지탱되는 구동면 또는 이의 면, 그리고, 피동면(driven side)의 근저(root) 또는 피동 근저(driven root)이다.

상기 그래프에 있어서, 마모 색인 w.i.의 초기값은 30 점에 해당하고, 상기 벨트는 매 300시간마다 마모에 대한 시각 정밀 검사가 실시된다.

측정된 바에 따르면, 초기측정에서조차도 단일-감김 벨트는 마모 색인 w.i. 26점을 가지는 반면, 이중-감김 벨트는 27점을 가진다. 이 차이는 후속되는 측정에서 두드러지게 나타나며, 상기 단일-감김 벨트는 900시간 후에 파손된다.

본 발명에 따라 제조된 이중-감김 벨트의 특성시험으로부터, 본 발명에 따른 벨트는 얻어질 수 있는 잇점이 명백함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 톱니형 벨트(1)의 씨실(6)의 구조는 그것이 한 쌍의 혼성실(9)로 감겨져 있기 때문에 각각의 고내열성 및 고강도 실(10)이 고무 표면과 탄성실(8)로부터 둘다 완전히 분리되도록 하는 것이 가능하다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 "이중-감김 구조"에 의해 제공되는 더 좋은 덮개(covering)가 고내열성 및 고강도 실(10)이 고리를 형성하지 않고, 외부 표면으로부터 완전히 분리되도록하며, 풀리(pulley)의 이에 부딪침에 따른 벨트의 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하는 것을 확실하게 한다. 따라서, 상기 방법으로 제조된 벨트는 확실하게 수명이 길게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

씨실(weft)과 날실(warp)로 구성된 직물(5)로 덮여진 톱니부를 가지는 톱니형 벨트에 있어서,

상기 씨실(6)은 심(core)으로 작용하는 탄성실(8)과 상기 탄성실(8)을 감는 적어도 한쌍의 혼성실(9)에 의해 형성된 씨실줄(weft thread)로 이루어지며,

상기 각각의 혼성실(9)은 고내열성 및 고강도 실(10) 및 상기 고내열성 및 고강도 실(10)을 감는 적어도 하나의 덮개실(covering thread)(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항에 있어서, 상기 각각의 혼성실(9)은 고내열성 및 고강도 실(10)과 상기 고내열성 및 고강도 실(10)을 감는 한쌍의 덮개실(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성실(8)은 폴리우레탄으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고내열성 및 고강도 실(10)은 파라-아로마틱 폴리아미드(para-aromatic polyamide)로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 덮개실(11)은 직조된 폴리머 물질(textured polymer material)의 실인 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 덮개실(11)은 폴리아미드로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 덮개실(11)은 나일론66(nylon66)으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날실(7)은 폴리아미드 실로 이루어지는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날실(7)은 메타-아로마틱 폴리아미드(meta-aromatic polyamide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 톱니형 벨트.
첨부 도면들에 기재된 바와 같은 톱니형 벨트.