KR100388712B1 - 관형 편물 오버코드를 구비한 동력 전달 벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 동력 전달 벨트는 전체적으로 편평한 외형을 갖는 오버코드부와, 외부 벨트 배면과 내인장부와의 사이에 개재되어 있는 인접 고무층 재료에 부착되는 관형의 시임없는 외부 편포 재료를 구비한다. 상기 벨트는 소음 발생을 최소화하면서 벨트 배면측의 아이들 풀리 또는 텐셔너에 대항해서 주행하도록 구성된다. 또한, 본 발명의 간략화된 공정에 따르면, 벨트 형성 드럼에 신장된 상태로 부착되는 관형 편포를 사용함으로써 종래의 캘린더링 및 배너링 조작을 생략할 수 있다.

Description

관형 편물 오버코드를 구비한 동력 전달 벨트 {POWER TRANSMISSION BELT WITH TUBULAR KNIT OVERCORD}

본 발명은 고무 타입의 동력 전달 벨트에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 벨트와의 계면에서 소음을 발생시키는 경향이 있는 아이들 풀리, 텐셔너 또는 다른 장치와 접촉하도록 구성된 배면을 갖는 동력 전달 벨트에 관한 것이다.

현대적인 자동차용 전단부 부속물 구동 장치에서는 엔진 크랭크축과 여러 부속된 피동 풀리를 연결시키기 위해 뱀 모양의 다중 V 리브 벨트가 사용된다. 이 벨트의 배면은 아이들 풀리 및/또는 텐셔닝 장치와 맞닿는 것이 전형적이다. 이와 유사하게, 자동차용 캠축 벨트 구동 장치에는 동기식 동력 전달 벨트가 사용되며, 이 벨트의 배면도 아이들 풀리 및/또는 텐셔너의 둘레에 감겨져 있다. 또한, 많은 공업용 벨트 구동 장치에는 다중 V 리브 벨트, 동기식 벨트, 평벨트, V 벨트 등의 배면과 맞물리는 아이들 풀리나 다른 장치가 포함되어 있다. 이상의 모든 자동차용 및 공업용 용례에 있어서, 벨트의 배면과 구동 장치와의 계면에서 찍찍거리거나 쿵쾅거리는 소음이 발생할 수 있다. 이 소음은 종종 제조업자 또는 사용자가 참기 힘든 정도가 되기도 한다.

예를 들면, 다중 V 리브 벨트의 오버코드에는 크로스코드(crosscord)나, 날실과 씨실이 벨트가 진행하는 길이 방향에 대해 대각선으로 배향되고 날실과 씨실이 서로 대략 90-120도의 각도를 이루도록 직조된 경사식 직물을 사용하는 것이 전형적이다. 이러한 직물 오버코드 강화재는 측방향 안정성을 제공하고, 제조 공정 중에 벨트 슬랩이 밴드릴로부터 분리되는 것을 용이하게 하며, 벨트 배면의 마찰 계수를 원하는 대로 설정할 수 있게 한다. 전형적으로는 이 벨트의 오버코드 직물 재료를 고무가 직물 재료의 간극 내에 (그리고 직물 재료의 면에) 존재하게 되도록캘린더링하고, 이 마찰을 갖는 직물/고무 조립체를 절단하고 리스플라이싱(resplicing)함으로써[Banner Table(등록상표)을 사용해서] 정확한 직물 코드의 배향이 설정된다. 이 직물 코드의 배향은 최대 또는 최적의 측방향 강도를 제공하면서 벨트의 길이 방향으로는 고도의 유연성을 갖게 한다.

이러한 형태의 직물 복합 재료를 벨트에 효율적으로 사용하기 위해서는, 벨트 형성 공정에서뿐만 아니라 대부분의 제조 공정에서 "배너링(Bannering)" 후에 재료를 재연결하기 위해 중첩되는 스플라이스(splice)를 만들어야 한다. 이러한 스플라이스 연결부에는 두께가 2배로 되는 구역이 생기며, 이러한 구역은 자동차의 뱀 모양 구동 장치에서 소음과 진동을 일으킨다는 것이 발견되었다. 벨트가 구동 장치를 중심으로 회전하면, 상기 스플라이스 연결부가 벨트 배면측의 아이들 풀리, 텐셔너 등과 접촉하게 되며, 이에 따라 벨트가 소음을 일으키고 벨트와 구동 부품이 진동할 수 있다.

동기식 벨트의 제조에 있어서, 신축성 직물로 이루어진 텍스타일 자켓(textile jacket)을 사용해서 접착을 위해 처리한 후, 특정 벨트 길이에 맞는 길이로 절단하고, 재봉하거나 초음파로 편성해서 봉합함으로써 페이싱(facing)으로서, 또는 오버코드에 벨트 이빨용 원통형 관 또는 자켓을 형성하는 것이 통상적이다. 그 결과 생기게 되는 시임(seam)은 소음을 발생시킬 수 있으며, 전체 공정이 시간 소모적이고 비용이 많이 든다.

또한, 전술한 형태의 벨트의 외부 배면에는 벨트를 식별하기 위한 라벨이 부착되는 것이 전형적이다. 전형적인 라벨 부착 공정에는, 예를 들면 Mylar (DuPont 상표) 폴리에스터와 같은 중합체 박막이나, 다른 기재 전사 라벨을 가황 처리 중에 벨트 슬리브에 부착하는 것이 포함된다. Mylar 라벨은 벨트의 외부 고무면에 매입되며, 가황 처리가 종료된 후 Mylar 배킹을 슬리브로부터 떼어내면 벨트의 배면에 리지(ridge)나 단차와 같은 부(負)의 압흔이 남아 추가의 소음을 발생시킨다.

편포 오버코드를 사용하는 것은 미국 특허 제3,981,206호[미란티(Miranti) 등]로부터 알려져 있다. 그러나, 상기 특허에 따른 벨트 구조에 있어서, 벨트는 외측의 (관형이 아닌) 편포를 포함하는 여러 재료층을 원통형 드럼에 감기도록 부착함으로써 상기 원통형 드럼 상에 형성된다. 그러한 감기 공정의 결과, 시임 또는 랩 조인트(lapped joint)가 생기게 되며, 이는 벨트 배면측의 아이들 풀리 및 텐셔너 장치에 소음을 발생시킨다.

관형의 시임없는 편포도 액체 성형 (폴리우레탄) 형태의 동력 전달 벨트의 오버코드에 사용되어 왔다. 1995년 9월 19일에 공개된 미심사 일본 특허 출원 제7-243483호[브리지스토운(Bridgestone)]에는 오버코드의 관형 편포가 액체 성형 전에 인장 코드와 직접 마주하도록 배치되는 다중 V 리브 벨트가 개시되어 있다. 인장 코드와 관형 편포는 완성된 액체 성형 벨트에서 직접 접촉하게 된다.

본 발명의 목적은, 벨트에 측방향 안정성을 부여하면서 벨트의 주행 방향으로는 고도의 유연성을 갖게 하는 직물로 강화된 오버코드부를 사용하고, 이 오버코드에는 벨트 배면측에 아이들 풀리, 텐셔너 등을 사용하는 벨트 구동 장치에 소음을 발생시키는 연결부, 랩 슬라이스(lapped slice) 또는 시임이 없는 것을 특징으로 하는 고무 동력 전달 벨트를 제공함으로써 선행 기술의 결점을 극복하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배너링, 캘린더링 또는 다른 방식으로 벨트 오버코드용 외부 자켓을 준비하지 않고 전술한 목적을 달성함으로서 제조 공정의 단계와 비용을 줄이는 것이다.

도 1은 엔진 부속물 구동 장치의 개략도.

도 2는 도 1의 엔진 부속물 구동 장치에 사용된 다중 V 리브 벨트의 2-2선을 따라 취한 횡단면도.

도 3은 본 발명에 따른 벨트의 오버코드부에 사용될 수 있는 두둑 편포의 부분 평면도.

도 4는 본 발명의 벨트에 사용될 수 있는 저지 니트 구조의 기술적인 면을 보여주는 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 벨트의 배면에 대해 압박된 아이들 풀리 및 텐셔너를 포함하는 자동자용 동기식 (타이밍) 벨트 구동 장치의 개략적인 정면도.

도 6은 도 5의 벨트 구동 장치에 사용된 동기식 벨트의 확대 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 벨트 슬리브를 제조하기 위해 여러 층의 성분들이 집합되어 있는 벨트 형성 드럼(맨드릴)을 부분적으로 절단해서 보여주는 도면.

도 8은 본 발명의 시임없는 관형 편포 재료의 정지 위치와, 점선으로 표시된 부분적으로 팽창된 위치를 보여주는 도면.

도 9는 도 6의 벨트의 오버코드부를 9-9선을 따라 부분적으로 절단한 도면.

도 10은 외부 배면에 라벨이 부착되어 있는 다중 V 리브 벨트의 부분적인 단면을 보여주는 사시도.

도 11은 외부 배면에 라벨이 부착되어 있는 선행 기술 벨트를 보여주는 도 10과 유사한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 벨트

12: 피동 풀리

13: 벨트의 배면

14: 엔진 크랭크축 풀리

16: 아이들 풀리

20: 내인장 부재

22: 언더코드

23, 25, 27, 29: 리브

28: 오버코드

30: 관형 편포

31: 벨트 형성 드럼(맨드릴)

33, 34: 간극

본 발명의 전술한 목적 및 기타 목적은 고무 본체와, 이 고무 본체 내에 매입된 변형에 내인장 부재와, 전체적으로 편평한 외부 벨트 배면으로 종결되는 오버코드부와, 언더코드(undercord)부를 포함하는 동력 전달 벨트에 의해 달성되며, 상기 외부 벨트 배면에는 바람직하게는 관형의 시임없는 편물 재료인 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료가 위치하고, 이 관형의 편물 재료의 하면에는 고무층이 부착되어 상기 관형의 편물 재료와 상기 내인장 부재와의 사이에 개재된다.

본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 본 발명에 따른 동력 전달 벨트는, 바람직하게는 편물 재료인 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료를 벨트 형성 드럼의 외면 둘레에 부착하는 공정과, 상기 관형의 시임없는 직물 재료 위에 부착 고무층의 역할을 하는 고무층을 둘러싸는 공정과, 이 고무층의 둘레에 내인장 코드 부재를 나선형으로 감는 공정과, 이 나선형으로 감긴 내인장 코드 부재의 외부 위에 추가의 고무층을 부착하는 공정과, 관형의 직물 재료, 제1 고무층, 이 제1 고무층 둘레에 나선형으로 감긴 내인장 직물 코드 및 제2 고무층으로 이루어진 벨트 슬리브에 열과 압력을 인가해서 가황 처리된 벨트 슬리브를 형성한 뒤 이로부터 각각의 벨트를 절단하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면을 참고로 설명한다. 도면들 중에서 동일한 도면 부호는 동일한 부분을 지시한다.

먼저 도 1과 도 2를 참조하면, 엔진 부속물 구동 장치가 전체적으로 도면 부호 10으로 지시되어 있고, 이 구동 장치는 엔진 크랭크축 풀리(14)와, 4개의 리브를 갖는 뱀 모양의 벨트(11)에 의해 구동 관계로 연결되어 있는 피동 풀리(12)로 이루어진다. 벨트(11)의 상부 또는 외부 배면(13)은 아이들 풀리(16)와 접촉한다. 도 1의 구동 장치(10)는 단순한 자동차 부속물 구동 장치로도, 공업용 구동 장치로도, (dB와 소음 특성을 측정하는) 센서/트랜스듀서(18)를 통해 벨트(11)와 그 배면측의 아이들 풀리(16) 사이의 계면에서 발생하는 소음을 측정하기 위한 시험 장치로도 사용될 수 있다. 구동 장치의 특정 용례 및 형태는 선택되는 벨트 구조의 형태에 따라 결정된다. 일반적으로 본 발명의 원칙은 V 벨트, 평벨트, 다중 V 리브 벨트 및 동기식 벨트에 적용될 수 있다. 본 발명의 벨트를 적용할 수 있는 통상적인 자동차 전단부 부속물 구동 장치의 예가 미국 특허 제4,551,120호에 개시되어 있는데, 이 구동 장치는 공조 모터 풀리와 연결되어 작동하는 주 구동 풀리와, 교류 발전기 풀리와, 엔진 공기 펌프 풀리와, 물 펌프 풀리로 이루어진다. 이들 풀리 둘레에 감겨있는 다중 V 리브 벨트는 그것의 배면과 맞물리는 면을 갖는 텐셔너를 통해 적절한 인장 상태로 유지된다.

도 2의 벨트는 고무 본체로 형성되어 있다. 여기서 "고무"는 혼합기 등을사용해서 고체 형태로 처리할 수 있는 상호 교차될 수 있는 천연 고무 또는 합성 고무를 의미한다. 그러한 고무는 고무 가공 업계에 잘 알려진 바와 같이 첨가제와, 신장제와, 강화재와, 가속제와, 충전제와, 예를 들면 황 및 페록사이드 등의 가황제를 적절하게 사용해서 Banbury^TM혼합기 또는 연속 혼합기에서 미가공 형태 또는 비가황 형태로 혼합하는 것이 전형적이다. 그러면, 고무 원료의 층 또는 캘린더링된 시트가 직물 강화재 등과 함께 층 형태로 형성될 수 있게 된다. 슬리브 형태 또는 다른 형태의 미가공 상태의 강화된 고무는 열과 압력 하에서 가황 또는 경화된다. 슬리브 형태로 경화되는 경우에는 슬리브로부터 개별적인 벨트를 절단할 수 있다. 본 발명에 사용할 수 있는 전형적인 합성 고무에는 폴리클로로프렌, 에텔렌와 프로필렌의 혼성 중합체, 에틸렌의 삼원 혼성 중합체, 프로필렌과 EPDM 등의 디엔 단위체, 스티렌 부타디엔 고무, HNBR, CSM, 실리콘 고무, 플루오엘라스토머, 그리고 이들의 혼합물이 포함되며, 또한 이들 고무나, 열가소성 또는 열경화성 중합체 또는 "플라스토머", 폴리에틸렌, 폴리에스터(Hytrel 상표) 또는 Santoprene(Monsanto 상표)과 같은 재료가 적절하게 혼합된 다른 공지된 고체 가공 가능한 고무의 혼합물도 포함된다. 다양한 형태의 폴리우레탄에 적용될 수 있는, 예를 들면 액체 성형에 의해 형성되는 액체 가공될 수 있는 탄성 중합체 재료는 이 정의 내에 있지 않으므로 본 발명에서 고려하지 않는다.

도 2의 벨트는 그것의 고무 본체 내에 내인장 부재(20)가 매입된 4개의 리브를 갖는 뱀 모양의 벨트이다. 상기 내인장 부재(20)는 나선형으로 감아서 배치하며, 이에 대해서는 이후에 도 7을 참고로 벨트 형성 공정과 관련하여 보다 상세히설명한다. 내인장 코드 부재는 나일론, 폴리에스터, 탄소, Kevlar^TM섬유 또는 Twaron^TM섬유 (둘 다 상표임)와 같은 아라미드 등으로 형성된 임의의 전형적인 내인장 코드 또는 부재일 수 있으며, 꼬인 얀로 형성되는 것이 전형적이다. 그리고, 이 꼬인 얀은 보통 다수의 섬유로 이루어진다. 상기 내인장 코드 부재는 고무에 대한 접착력을 강화하기 위해서 RFL(레조르시놀 포르말데히드 라텍스) 등으로 풀먹이거나 처리할 수 있다. 벨트의 언더코드부 또는 압축부(22)는 다른 재료가 충전되지 않은 고무 재료로 형성될 수 있지만, 면, 폴리에스터 또는 아라미드와 같은 바람직한 재료로 이루어진 이산된 강화 섬유(24)가 혼합·충전된 적절한 고무로 형성되는 것이 전형적이다. 도면 부호 23, 25, 27, 29로 지시된 언더코드부의 다중 리브는 인접 리브 사이에서 섬유가 충전된 고무를 정점(26)까지 연삭해서 형성하거나, 성형, 플라이 커팅 또는 다른 기법으로 형성할 수 있다. 리브의 형상 및 구조는 벨트와 구동 관계로 결합하는 풀리(12 및 14)의 상응하는 형상과 대체로 일치하도록 구성되는 것이 보통이다.

도면 부호 28로 지시된 벨트의 오버코드부에는 전체적으로 편평한 외부 벨트 배면(13)과, 이 외부 벨트 배면에 위치하는 바람직하게는 편물 재료인 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료 오버코드(15)와, 이 직물 재료 오버코드(15) 및 인접 코드(20)에 부착되도록 선택된 부착 고무층(17)과 같은 개재된 고무층이 포함된다. 이 부착 고무층(17)은 복합 벨트 구조 내로 적절하게 부착 및 통합되도록 하기 위해서, 언더코드부(22)에 사용된 고무 재료와 동일하거나 유사한(함께 사용될 수 있는) 고무 재료로 형성될 수 있다.

반경 방향으로 신축성이 있는, 바람직하게는 편물 재료(15)는 도 8에 도면 부호 30으로 도시된 바와 같이 정지 직경(D₁)을 갖는 시임없는 관의 형태이며, 상기 정지 직경(D₁)은 원래 전형적으로 500% 이상까지 신축할 수 있는 편물 재료의 특성으로 인해서 점선으로 도시된 바와 같이 증가된 직경(D₂)으로 팽창(도면 부호 30')할 수 있다. 도 7에 도면 부호 31로 지시된 바와 같이, 정상 직경(D₁)은 벨트 형성 드럼 또는 맨드릴의 직경과 동일하게, 또는 바람직하게는 약간 작게 선택되어야 하고, 관형 편물 재료의 정지 직경(D₁)은 벨트 형성 드럼에 신장된 상태로 부착된 관형 편물 재료의 최종 직경의 대략 20% 내지 100%인 것이 바람직하며, 대략 30% 내지 80%인 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 관형 편물 재료의 팽창 정도와, 그에 상응해서 간극(33, 34)(도 3 및 도 4)이 개방되는 크기와, 구조[예를 들면, 데니어, 섬유 형태 및 꼬임, 코(wale) 및 코스(course)의 밀도]는 용례에 따른 최적의 벨트 성능을 위해 선택된 마찰 계수를 갖는 결과적인 벨트면을 얻기 위해 선택할 수 있다.

관형 편포(30)(도 8)는 시임이 없는 관의 형태로 제조되는데, 다시 말하면, 원형 편성 공정은 편성기에 사용되는 미리 선택된 장치의 부품에 따라 특정 직경(D₁)의 관을 제조하게 된다. 각각의 얀들은 모노필라멘트 또는 다중 필라멘트로 형성될 수 있지만, 전형적으로는 면, 폴리에스터, 나일론, 아라미드, 탄소 또는이들의 혼합물과 같은 임의의 적절한 재료의 꼬인 스테이플 섬유의 다발로 이루어진다. 이의 대안으로서, 얀들은 스테이플 또는 직조된 편물 외장으로 덮인 개별적인 탄성 코어 필라멘트로 이루어질 수 있다. 얀의 접착력을 강화하기 위해서, 예를 들면 RFL이나, 유기 용매에 용해된 함께 사용될 수 있는 고무로 얀들을 풀먹이거나 처리할 수 있다. 주어진 직경의 관형 편포(30) 자체에 큰 신축성이 부여된다면, 하나 이상의 벨트 크기에 대해 사용될 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 도 3에 도시된 두둑 편성 구조와 같은 다른 편성 패턴을 채용할 수도 있으며, 도 3의 경우 얀(39)의 봉환의 코 또는 수직 열(35)이 관형 편포의 전면과 배면에서 교대로 교차되어 있다. 이 형태의 두둑 편포는 탄성이 우수하며, 특히 폭 방향에서 그러하다. 플레인 스티치로 이루어진 원형 편포로 형성된, 도 4에 도시된 바와 같은 저지 니트(jersey knit)는 현재 본 발명에 사용될 수 있는 가장 바람직한 편포이다. 도 4에 도시된 바와 같이 기술적인 면(technical face)은 내측[부착 고무층(17)]을 향하는 것이 바람직하다. 도 3의 두둑 편포의 경우, 코 또는 수직 열이 도면의 수직 방향으로 연장되며, 도 8의 관형 편포에서도 그러하다. 그러한 배향은, 예를 들면 도 2 및 도 6의 벨트에 적용되면 봉환의 코 또는 수직 열이 완성된 벨트의 길이 (주행) 방향과 직교하도록 배향되는 결과를 가져온다. 고무가 관통해서 흐를 수 있게 하는 개구(간극)를 갖는 시임없는 관형 구조로 형성될 수 있는 다른 편포나 반경 방향으로 신축성 있는 구조를 또한 생각할 수 있다.

본 발명의 벨트에 있어서, 편포의 간극들(33, 34)은 부착 고무층(17)에 의해 공급되는 고무 재료로 대부분 채워지게 된다. 도 9에 개략적으로 도시된 가장 바람직한 형태에 있어서, 부착 고무층(17)으로부터의 고무는 관형의 시임없는 편포 재료의 간극(34)의 대부분을 채우게 되지만, 벨트 상부의 최외부면을 형성하는 얀의 단부들(36, 38, 40)과, 그러한 벨트 배면에 위치하는 얀의 섬유들은 고무 본체의 고무로 완전히 덮이지 않게 된다. 다시 말하면, 얀의 단부(65, 67) 관련 섬유들은 덮이지 않아서 전체적으로 편평한 외부 벨트 배면의 직물 섬유에 존재하게 되어 편물 간극 내의 노출된 고무층을 따라 텐셔너, 벨트 배면측의 풀리 등과 맞물리게 된다. 맞물리는 피동 풀리 등과의 미끄럼을 방지하기 위해서 벨트 배면의 마찰 계수를 크게할 필요가 있는 경우에는 (예를 들면, D₁:D₂의 비를 증가시킴으로써) 간극 개구(34)를 증가시키는 것이 바람직하다.

이의 대안으로서, 덜 바람직하기는 하지만, 관형 편포 재료가 시임없는 원통의 형태이고, 부착 고무층(17)이 내인장 코드(20)와 벨트 배면과의 사이에 개재된 경우라면, 가장 바깥쪽의 고무층(도시안함)이 편포를 완전히 덮어서 고무에 매입되도록 함으로써 소음이 적게 발생하는 것을 비롯한 본 발명의 다른 유리한 효과를 얻을 수 있다. 이 실시예의 경우, 벨트 형성 드럼(31)과 관형 편포(30) 사이에, 바람직하게는 중첩된 스플라이스를 피하기 위해 맞대어 스플라이싱된 추가의 고무층을 개재시킬 수 있다.

도 5 및 도 6에는 동기식 또는 "타이밍" 벨트 구동 장치(42)가 도시되어 있으며, 이 구동 장치는 크랭크 풀리(44), 아이들 풀리(16), 물 펌프 풀리(46), 캠축 풀리(45, 47) 및 텐셔너 또는 텐셔닝 풀리(48)의 둘레에 인장 상태로 감겨 있는 이붙이 벨트 또는 동기식 벨트(43)를 포함한다. 텐셔너는 서크(Kerkh)에게 허여된미국 특허 제5,938,552호에 개시되어 있는 토션 스프링 암 타입을 포함하는 다양한 형태일 수 있다.

도 6을 참조하면, 벨트(43)는 내인장 코드(20)가 매입되어 있는 고무 본체(49)로 형성되어 있다. 벨트(43)의 하부에는 캠축 스프로켓(45, 47), 크랭크축(44) 및 물 펌프 풀리(46)의 스프로켓 이빨과 기어와 같은 방식으로 맞물려서 동기식으로 동력을 전달하기 위한 일련의 이빨(50)이 배치되어 있다. 벨트(43)는 도 2와 관련하여 전술한 다중 V 리브 벨트(11)와 유사하게 벨트 외부 배면(13)에 관형의 시임없는 편포 재료(15)를 갖는다. 벨트의 외부 배면(13)과 내인장 코드(20)와의 사이에는 부착 고무형 고무층(17)이 개재되어 있으며, 공정 중에 고무의 일부가 관형의 시임없는 편포 재료(15)의 간극(33 및 34)을 통해 돌출하지만, 편포 재료를 완전히 덮지는 않아서 도 9에 도시된 바와 같이 벨트 배면에 돌출하는 얀의 절편(36, 38, 40)이 남도록 하는 것이 바람직하다. 이의 대안으로서, 덜 바람직하기는 하지만, 벨트의 외부 배면(13)에 고무나 다른 마찰을 갖는 재료의 바람직하게는 얇은[예를 들면, 0.002 인치(0.051 mm) 내지 0.020 인치(0.508 mm) 두께의, 보다 바람직하게는 0.003 인치(0.076 mm) 내지 0.007 인치(0.178 mm) 두께의, 단부가 맞닿은 상태로 스플라이싱된] 층을 형성할 수 있다.

통상적으로, 벨트 이빨(50)은 그것의 고무에 부착되는 외부 내마모성 이빨 직물층(51)을 구비할 수 있다. 적절한 재료의 전형적인 예로는 신축성 나일론 정사각형 직포 재료 또는 편물이 포함된다. 또한, 벨트 이빨(50)은 횡방향의 경화 요소나, 도시되지 않은 다른 강화재를 포함할 수 있다.

도 2의 벨트를 형성하는 방법을 도 7의 장치를 참고로 설명한다. 벨트 형성 드럼(31)에 먼저 임의의 긴 전사 라벨(51)을 부착하며, 이 전사 라벨에는 예를 들면 제품 번호, 상표, 생산국과 같이 벨트의 배면(13)에 찍히기를 원하는 임의의 표시가 인쇄되어 있다. 이 전사 라벨은 전형적으로 Mylar 또는 다른 플라스틱 재료로 이루어진 비교적 얇은 박막이며, 이 박막에 인쇄되어 있는 열 또는 압력에 민감한 잉크는 가황 처리 중에 Mylar 배킹으로부터 벨트의 배면(13)으로 전사된다. 벨트가 뒤집힌 상태로 성형되기 때문에, 드럼에 부착되는 다음 층은 도 8의 편포 재료(13)로 이루어진 시임없는 관(30)으로, 이는 맨드릴(31) 위에서 양말처럼 확장 및 탄성적으로 신장되고, 전사 라벨(51)을 사이에 두고 주름없이 맨드릴(31)의 외면에 부착된다. 이러한 방식으로, 편물 재료의 코(35)가 맨드릴(31)의 길이 방향으로, 즉 그 축과 평행하게 주행하게 된다. 비록 단일의 관형 편포층(30)을 사용하는 것으로도 충분하다는 것이 판명되었지만, 용례에 따라서는 고무층을 개재시키지 않고 2개 이상의 층을 유리하게 사용할 수 있다는 것은 명백하다.

관형의 시임없는 편포(15) 위로 부착 고무층(17)과 같은 하나 이상의 탄성 중합체 층을 둘러싼다. 이들 탄성 중합체 층의 단부가 서로 맞닿도록 스플라이싱해서 벨트의 외면(13)에 돌출부 또는 돌기로 나타날 수 있는 랩을 피하는 것이 바람직하다. 상기 고무층(17)은 면, 폴리에스터 또는 아라미드와 같은 임의의 적절한 강화 섬유로 충전된 섬유일 수도 있고, 또는 하나 이상의 직물 보강층이 내부에 매입되도록 구성될 수도 있다. 이 고무층(17)에 전형적인 방법에 따라 내인장 코드(20)를 나선형으로 감아서 부착한다. 이 내인장 코드는 필요에 따라 가깝게 또는 넓게 거리를 두고 배치할 수 있으며, 도시된 바와 같이 단부(20a)를 고정시킨 상태로 적절한 정도의 감는 장력을 사용할 수 있다. 마지막으로, 벨트의 언더코드 역할을 하게 되는 층(24)을 나선형으로 감겨진 내인장 코드(20) 위에 감는다. 이 층(24)은 고무 재료로 이루어지거나, 리브(23, 25, 27, 29)의 모듈러스(modulus)를 강화시키기 위한 분리된 섬유 충전물(29)을 포함할 수 있다.

슬리브가 드럼(31)에 형성되고 나면, 조립체를 가황 백 및 케틀(vulcanizing bag and kettle) 내에 넣고, 증기 압력의 도입 하에 반경 방향 내측으로 상기 가황 백을 슬리브의 외면에 대해 압박[층(24)에 대해]해서 슬리브를 통상적인 방법으로 결합 및 가황시킬 수 있다. 그 후 성형틀을 분해하고 슬리브를 꺼낸다. 이어서, 슬리브를 연삭 드럼에 배치한 후, 상응하는 형상의 연삭 휠 또는 플라이커터로 리브(23, 25, 27, 29)의 외형을 가공하고 이들 리브 사이의 언더코드 재료를 정점(26)까지 제거할 수 있다. 이의 대안으로서, 리브가 형성된 외형을 가황 공정 중에 드럼(31) 상에 기재 에어백을 사용해서 형성할 수 있으며, 이 때 에어백의 형상이 오버코드부(24) 내로 압박된다. 또는, 맨드렐(24) 위에 에어백을 배치하고, 리브(23, 25, 27, 29)와 짝을 이루는 형상이 내부에 형성되어 있는 강성의 외부 쉘 부재에 대해 슬리브를 가황 공정 중에 외측으로 압박할 수도 있다. 당업자라면 다양한 제조 방법에 대해 높이 평가할 것이다.

비록 이상의 공정을 다중 V 리브 벨트의 제조와 관련하여 설명하였지만, 당업자라면 도 6의 동기식 벨트를 도 7과 유사한 적절한 장치로 형성할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 6의 벨트를 형성하기 위해서는 벨트 이빨(50)을 형성하는 길이 방향으로 연장되는 이빨을 맨드릴 또는 드럼(31)이 그 표면에 갖는 것이 전형적이다. 이러한 방식으로, 벨트는 뒤집힌 상태가 아닌 똑바로 선 상태로 형성된다. 반경 방향의 가장 바깥쪽에 부착되는 층은 도 8에 도시된 바와 같이 반경 방향으로 신장 또는 확장된 관(30) 형태의 관형의 시임없는 편포 재료(15)이며, 부분적으로 형성된 벨트 슬리브 위에 부착된다. 이 경우, 이빨을 갖는 성형 맨드릴(31)에 대해 고무/복합 재료를 반경 방향 내측으로 압박하기 위해서 외부 에어백이 사용된다.

이와 유사한 변형을 통해서 도 2의 벨트를 뒤집힌 상태가 아닌 똑바로 선 상태로 형성할 수 있다. 이 경우, 가장 바깥쪽의 층은 관형의 시임없는 편포인 것이 바람직하고, 그 위에 추가의 고무층이 부착되고 랩을 피하기 위해 맞닿도록 스플라이싱되는 것은 덜 바람직하다.

본 발명에 따라 외부의 시임없는 관형 편포 재료(15)를 사용해서 도 2 또는 도 6의 벨트를 제조하는 경우에, 벨트 배면측의 아이들 풀리, 텐셔너 또는 다른 풀리와 충돌하면 소음을 발생시키게 되는 벨트 외면(13)의 불연속적인 부분을 전혀, 또는 크게 발생시키지 않으면서 표준 전사 라벨(51)을 사용할 수 있다. 다시 말하면, 도 9에 도시된 바와 같이 최외측 얀 섬유(35, 38, 40)가 고무 기재에 의해 완전히 덮이지 않은 상태로 관형의 편포 재료가 벨트 외면(13)에 위치하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 가황 중에 전사 라벨(51)이 벨트 외면(13)에 대해 압박되면, 인쇄된 재료가 벨트의 편평하고 전체적으로 평면 상태인 외면에 거의 영향을 미치지 않으면서 벨트의 배면으로 전사된다. 뜻밖에도, 이는 Mylar 인쇄 스트립을제거한 후에도 마찬가지인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 벨트 외면(13) 내로 압박된 리지, 불연속부 또는 단차가 없게 된다. 이는 도 11에 도시된, 벨트 외면(13')에 얇은 외부 고무층(55)이 있는, 캘린더링되고 (마찰이 있는) 배너링된 직물(53)을 사용하는 선행 기술 벨트와 대조적이다. 선행 기술 벨트의 경우, Mylar 전사 라벨(51)이 벨트 외면 내로 가황되면 외부 고무층(55)을 압박하게 되고, 고무가 열과 압력으로 인해서 부드러워지면 상기 외부 고무층이 압박되어 엣지로부터 돌출하게 된다. Mylar 스트립을 완성된 벨트로부터 제거하면 벨트 외면(13')에 리지나 함몰부(57)가 남게 된다. 전형적으로는 벨트의 함몰된 인쇄 부분보다 대략 0.0015 인치(0.04 mm) 이상 높은 이들 리지(57)는 아이들 풀리 및 텐셔너 풀리와 맞닿게 되면 소음을 발생시킨다. 이에 반하여, 본 발명에 따라 Mylar 투명 무늬를 제거함으로써 형성된 단차의 높이는 소음 발생에 있어서는 실제적으로 미미하다[전형적으로 대략 0.0008 인치(0.02 mm)].

실시예

도 7의 방법에 따라 제조된 도 2의 본 발명의 벨트는 도 1의 시험 구동 장치에서 센서(18)로 측정했을 때 도 11의 선행 기술 벨트에 비해 대체로 조용하게 주행했다[벨트는 Nordel 1145 EPDM(미국 특허 제5,610,217호 참조)으로 이루어진 고무 본체와, 가장 바깥쪽의 섬유는 고무로 덮이지 않은 상태인, 직경이 정지 직경의 대략 150%로 신장된 관형의 저지 면으로 이루어진 0.018 인치(0.457 mm)의 층과, 0.012 인치 게이지(0.305 mm)의 부착 고무층과, 0.037 인치 게이지(.940 mm)의 RFL 처리된 S 및 Z 트위스트 폴리에스터 코드 인장 부재와, 섬유로 충전된 0.711 mm 두께의 재료(100부의 Nordel 1145 EPDM당 25부의 면과 아라미드 섬유)로 5중으로 적층된 0.028 인치 두께의 5중층으로, 뒤집힌 상태로 형성되었음]. 선행 기술 벨트의 경우 잘 들리는 쿵쾅거리는 소음이 발생했으나 본 발명의 벨트는 그렇지 않았다. 또한, 본 발명의 벨트는 캘린더링된 "Flex-weave" 직물[120°의 각도가 포함된 경사진 배너링된 직물(등록 상표)] 또는 타이어 코드를 오버코드 강화재(53)로서 사용한 도 11의 벨트에 비해 중량 손실이 적었다.

또한, 도 2의 본 발명의 벨트[0.012 인치 두께(0.305 mm)의 부착 고무층(17)을 사용함]과, 고무층(17)이 없는 동일한 벨트에 대해서도 비교했다. 고무층(17)이 있는 본 발명의 벨브는 직물에 대한 접착력이 2.8 N/mm였고, 이에 비해 고무층(17)이 없는 벨트는 0.9 N/mm였다.

본 발명에 따른 벨트 및 방법에는 많은 유리한 점이 있다. 오버코드 직물의 스플라이스가 완전히 제거되며, 따라서 모든 래핑 또는 스플라이스로 인한 소음을 제거할 수 있는 가장 안정적인 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 관형 편포는 벨트 형성 공정에 100% 이상의 확장 능력을 제공하고, 가능한 제품 길이의 범위를 망라하기 위한 관형 편포 크기의 개수를 제한함으로써 다른 크기의 필요한 관형 편포의 개수를 제한한다. 오버코드 상의 직물면은 고무의 관통 정도를 조절함으로써 마찰 계수를 조정할 수 있게 한다. 또한, 배너링, 캘린더링 및 자켓 준비 과정이 필요없게 된다.

비록 예시를 위해 본 발명을 자세히 설명하였지만, 그것은 단지 예시를 위한 것이며, 당업자라면 청구범위에 의해서만 제한될 수 있는 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형을 가할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 예시된 발명은 본 명세서에 기재되지 않은 특정 요소 없이도 적절하게 실시될 수 있다.

본 발명에 따른 동력 전달 벨트는 연결부, 랩 슬라이스 또는 시임이 없는 오버코드를 사용함으로써 벨트 배면측에 아이들 풀리, 텐셔너 등을 사용하는 벨트 구동 장치에 소음을 발생시키지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 동력 전달 벨트의 제조 방법에 의하면 배너링, 캘린더링 또는 다른 방식으로 벨트 오버코드용 외부 자켓을 준비할 필요가 없기 때문에 제조 공정의 단계와 비용이 절감된다.

Claims (10)

1. 고무 본체와, 이 고무 본체 내에 매입된 내인장 부재와, 전체적으로 편평한 외부 벨트 배면으로 종결되는 오버코드부와, 언더코드부를 포함하는 동력 전달 벨트에 있어서, 상기 외부 벨트 배면에는 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료가 위치하고, 이 관형의 직물 재료의 하면에는 고무층이 부착되어 상기 관형의 직물 재료와 상기 내인장 부재와의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 벨트.
2. 제1항에 있어서, 상기 관형의 직물 재료는 시임없는 관형의 편물 재료이며, 이 관형의 편물 재료를 형성하는 얀들의 섬유들은 상기 외부 벨트 배면에 위치하면서 상기 고무 본체 내에 완전히 덮이지 않은 것인 동력 전달 벨트.
3. 제1항에 있어서, 상기 관형의 직물 재료는 원형 저지 니트(jersey knit)인 것인 동력 전달 벨트.
4. 제1항에 있어서, 상기 외부 벨트 배면에 인쇄되어 있는 전사 라벨을 구비하고, 상기 외부 벨트 배면에는 소음을 일으키는 큰 단차가 없는 것인 동력 전달 벨트.
5. 제1항에 있어서, 상기 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료는 상기 고무 본체에 완전히 덮인 것인 동력 전달 벨트.
6. 제1항에 있어서, 상기 언더코드부에 위치한 리브에 이산된 강화 섬유가 충전된 다중 V 리브 벨트 형태인 것인 동력 전달 벨트.
7. 제1항에 있어서, 스프로켓의 이빨과 맞물리는 복수 개의 이빨이 벨트 본체의 하부에 위치하는 동기식 벨트 형태인 것인 동력 전달 벨트.
8. (a) 벨트 형성 드럼의 외면 둘레에 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료를 부착하고, 이 관형의 시임없는 직물 재료 위에 부착 고무층의 역할을 하는 고무층을 둘러싸고, 이 고무층의 둘레에 내인장 코드 부재를 나선형으로 감고, 이 나선형으로 감긴 내인장 코드 부재의 외부 위에 추가의 고무층을 부착함으로써 가황될 수 있는 벨트 슬리브를 형성하는 공정과,

   (b) 상기 벨트 슬리브에 열과 압력을 인가해서 이를 가황 처리하는 공정

   을 포함하는 것인 동력 전달 벨트 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 벨트 형성 드럼과 상기 반경 방향의 신축성이 있는 관형의 시임없는 직물 재료와의 사이에 여러 표시가 인쇄되어 있는 박막 전사 라벨을 부착하는 공정을 포함하는 것인 동력 전달 벨트 제조 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 반경 방향의 신축성이 있는 직물 재료는 관형의 시임없는 편포인 것인 동력 전달 벨트 제조 방법.