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KR20190141744A - 강화 톱니를 갖는 동기화 벨트 - Google Patents

강화 톱니를 갖는 동기화 벨트 Download PDF

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KR20190141744A
KR20190141744A KR1020197034957A KR20197034957A KR20190141744A KR 20190141744 A KR20190141744 A KR 20190141744A KR 1020197034957 A KR1020197034957 A KR 1020197034957A KR 20197034957 A KR20197034957 A KR 20197034957A KR 20190141744 A KR20190141744 A KR 20190141744A
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KR
South Korea
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fabric
layers
tooth
synchronization belt
tension member
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Inventor
찰스 에프. 오초아
신시아 데커
칼라 제이. 비어
제니퍼 이. 피스
패트릭 조셉 맥나미
Original Assignee
게이츠 코포레이션
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Abstract

동기화 벨트는 엘라스토머 바디에 매립된 인장 부재를 갖는 인장 부재 층; 바디로부터 돌출된 복수의 규칙적으로 이격된 횡방향 톱니들을 갖는 치형 표면; 및, 치형 표면을 덮는 재킷을 포함하고, 톱니들은 톱니의 강성을 증가시키는 복수의 패브릭 인서트 층들을 포함하고, 인서트 층들은 엘라스토머 조성물의 층들에 의해 서로 떨어져 있다. 층들은 인장 부재 층에 평행하게, 인장 부재에 수직하게, 또는 톱니의 윤곽을 따라 배향될 수 있다. 층들은 층들로 접혀지는 단일 피스의 패브릭, 또는 별개의 패브릭 피스들일 수 있다.

Description

강화 톱니를 갖는 동기화 벨트
본 발명은 일반적으로 동기화 벨트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 톱니의 부하(tooth load)를 증대시키기 위한 강화 톱니를 갖는 벨트에 관한 것이며, 구체적으로는 복수의 패브릭 인서트(fabric inserts)로 강화된 톱니에 관한 것이다.
톱니 벨트, 타이밍 벨트, 및 포지티브 구동 벨트라고도 불리는 동기화 벨트는 기계적인 동력 전달 및 동기화에 널리 사용된다. 예를 들어, 이들은 자동차 밸브 타이밍 시스템, 사무 기기, 자전거 및 오토바이 드라이브, 및 많은 다른 응용 분야에 사용된다. 이러한 많은 응용 분야에서, 벨트의 부하 용량(load capacity)을 개선하거나 요구되는 벨트의 폭을 줄이거나 또는 양자 모두를 달성하는 것이 유익할 수 있다. 부하 용량에 있어서의 하나의 요인은 톱니의 강성이다. 본 기술분야는 톱니의 강성을 증가시키기 위한 많은 기법을 개시하고 있다.
미국 특허 제4,632,665호는 고무 쿠션 층에 의해 통상의 외측 톱니 커버 패브릭으로부터 떨어져 있는 패브릭 보강층을 각 톱니의 바디 내에 갖는 벨트를 개시하고 있다. 두 패브릭 모두는 전체 벨트에 둘러지게 연장되며 그래서, 두 패브릭 모두는 랜드 영역(land region)에서 코드를 지지하여, 피치 라인의 위치에 기여한다. 이는 피치 라인의 위치의 제어를 어렵게 할 수 있다. 벨트를 제조할 때, 인장 부재와 추가 고무가 적용되기 전에, 2개의 패브릭 층과 쿠션 고무가 몰드 내에 놓여지고 전체적인 톱니의 형상으로 예비 성형된다. 이것이 소위 "프리폼(preform)" 방법이다.
예를 들어, 미국 특허 제3,535,946호, 제4,583,963호, 및 제4,626,232호는 톱니 화합물(tooth compound)을 강화하기 위해 톱니 고무에 단섬유를 사용하는 것을 개시하고 있다. 톱니 화합물, 또는 적어도 그 일부는 성형 압력에 의해 인장 부재를 통해 몰드의 홈(grooves) 내로 밀어넣어져서는 섬유 함유 톱니(fiber-loaded tooth)를 형성한다. 이것이 소위 "플로우-스루(flow-through)" 방법이다. 이 프로세스는 섬유로 인한 화합물의 점도 증가 때문에 섬유 함유 화합물에 적용하기가 어렵다.
미국 특허 제4,895,555호는 랜드 영역에서는 코드 아래에서 얇게 압축되고 톱니 부분에서는 확산 혼합된(diffusely-mixed) 부직포로 액화 엘라스토머 벨트를 제작하는 방법을 개시하고 있다.
미국 특허 제6,406,397호는 섬유가 규칙적인 방식으로 배향된 섬유 함유 톱니 고무를 개시하고 있다. 제조 방법은 프리폼 방법이다.
본 발명은 강화 톱니를 갖는 타이밍 벨트를 제공하는 시스템 및 방법에 대한 것이다. 보다 강성의 톱니에 의해, 벨트는 부하 용량을 증가하거나 타이밍 에러 또는 백래시가 감소할 수 있고, 또는 벨트가 폭이 더 좁아지거나 크기가 더 작아지도록 이루어질 수 있으면서 여전히 동일한 부하를 전달할 수 있다.
본 발명은 동기화 벨트에 관한 것으로, 동기화 벨트는 엘라스토머 바디에 매립된 인장 부재를 갖는 인장 부재 층; 바디로부터 돌출된 복수의 규칙적으로 이격된 횡방향 톱니들을 갖는 치형 표면; 및, 치형 표면을 덮는 재킷을 포함하고, 톱니들은 톱니의 강성을 증가시키는 복수의 패브릭 인서트 층들을 포함하고, 인서트 층들은 엘라스토머 조성물의 층들에 의해 서로 떨어져 있다. 층들은 인장 부재 층에 대체로 평행하게, 인장 부재에 수직하게, 또는 톱니의 윤곽을 따라서 배향될 수 있다. 층들은 층들로 접히거나(folded) 말려지는(rolled) 단일 피스(piece)의 패브릭일 수 있고, 또는 별개의 패브릭 피스들일 수도 있다.
전술한 기재는 후술하는 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 넓게 개괄하였다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 발명의 추가 특징과 장점이 이하에 기재될 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예는 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있음이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 또한, 이러한 동등한 구성은 첨부된 청구범위에 명시된 본 발명의 범위를 일탈하지 않음이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 그 구성과 작동 방법 양자 모두에 있어서 본 발명의 특징으로 여겨지는 신규한 특징들은 추가의 목적 및 장점과 함께 첨부 도면과 연계하여 고려될 때 이하의 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다. 하지만, 도면들 각각은 예시 및 기재만을 목적으로 제공되며 본 발명의 한계를 정의하기 위한 것이 아님을 분명히 이해해야 한다.
동일한 도면 부호가 동일한 부품을 나타내는 명세서에 통합되어 명세서의 일부를 형성하는, 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하며 발명의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 부분 파단(partially fragmented) 사시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 부분 파단 사시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예의 부분 파단 사시도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예의 부분 파단 측면도.
도 5는 본 발명의 제5 실시예의 부분 파단 측면도.
도 6은 본 발명의 제6 실시예의 부분 파단 측면도.
도 7은 본 발명의 제7 실시예의 부분 파단 측면도.
도 8은 제2 실시예에 사용하기 위한 라미네이트의 측면도.
도 9는 제1 실시예에 사용하기 위한 라미네이트의 단부 도면(end view).
도 10은 본 발명의 제8 실시예의 부분 파단 측면도.
도 11은 본 발명의 제9 실시예의 부분 파단 측면도.
도 12는 종래 기술에 따른 동기화 벨트 톱니의 2-D 와이어프레임 FEA 모델.
도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기화 벨트 톱니의 2-D 와이어프레임 FEA 모델.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기화 벨트 톱니의 2-D 와이어프레임 FEA 모델.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동기화 벨트 톱니의 2-D 와이어프레임 FEA 모델.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 동기화 벨트(10)는 엘라스토머 또는 고무(29)에 매립된 인장 부재 또는 코드(12)를 포함하는 인장층(tensile layer)(18)으로부터 규칙적인 간격으로 돌출한 톱니(11)를 포함한다. 치형 표면(toothed surface) 또는 프로파일은 톱니 팁(14), 톱니 플랭크(15), 톱니 루트(tooth root)(16), 및 랜드(land)(21)를 포함한다. 교대로 배치된 톱니와 랜드로 이루어진 치형 표면은 패브릭 및 다양한 처리를 포함할 수 있는 재킷(13)으로 덮여있다. 임의의 알려진 제직(woven), 부직(non-woven), 또는 편직된(knitting) 패브릭 패턴(17), 패브릭 처리, 인장 부재, 및 엘라스토머 또는 고무의 배합물(formulation)이 본 발명의 임의의 실시예에서 이용될 수 있다. 본 발명의 이 제1 실시예에 따르면, 톱니 고무(24)에 매립되며 그래서 고무 층들(24)에 의해 서로 및 재킷(13)으로부터 떨어진 2개 이상의 패브릭 인서트(22 및 23)를 포함함으로써 톱니(11)가 강화된다. 톱니 고무(24), 인장층 고무, 및 선택적인 배면 고무(도시되지 않음)에 대한 배합물은 동일할 수도 있고 서로 상이할 수도 있다. 패브릭 인서트(22 및 23)는 톱니의 전체적인 형상을 따르며, 그래서 U 자형이다. 패브릭 인서트는 바람직하게는, 벨트의 일관된 피치 라인 또는 중립 축을 유지하기 위해 코드(12)와 재킷(13) 사이의 간격이 제어되어야 하는 랜드(21) 영역으로는 연장되지 않는다. 2개의 U 자형 패브릭 인서트 층이 도시되어 있으나, 3개 이상의 U 자형 층이 포함될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 동기화 벨트(20)는 엘라스토머 또는 고무에 매립된 코드(12) 및 재킷(13)으로 덮인 치형 표면을 포함한다. 본 발명의 이 제2 실시예에 따르면, 톱니 고무(24)에 매립되며 그래서 고무 층들(24)에 의해 서로 및 재킷(13)으로부터 떨어진 2개 이상의 평면형 패브릭 인서트(26, 27, 및 28)를 포함함으로써 톱니가 강화된다. 패브릭 인서트(26 내지 28)는 벨트의 전체적인 길이 방향을 따르며, 그래서 대략 편평하거나 약간 둥글며 벨트 배면(19)에 대략 평행하게 놓이는데, 벨트 배면(19)도 또한 코드(12)에 평행하다. 패브릭 인서트는 바람직하게는, 벨트의 일관된 피치 라인 또는 중립 축을 유지하기 위해 코드(12)와 재킷(13) 사이의 간격이 제어되어야 하는 랜드(21) 영역으로는 연장되지 않는다. 3개의 평면형의 수평 패브릭 인서트 층이 도시되어 있으나, 2개 이상의 수평 층이 포함될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 동기화 벨트(30)는 엘라스토머 또는 고무에 매립된 코드(12) 및 재킷(13)으로 덮인 치형 표면을 포함한다. 본 발명의 이 제2 실시예에 따르면, 톱니 고무(24)에 매립되며 그래서 고무 층(24)들에 의해 서로 및 재킷(13)으로부터 떨어진 복수의 패브릭 인서트(36, 37, 및 38)를 포함함으로써 톱니가 강화된다. 패브릭 인서트(36 내지 38)는 톱니의 돌출 방향, 즉 코드(12)에 수직하게 정렬된다. 패브릭 인서트는 바람직하게는, 벨트의 일관된 피치 라인 또는 중립 축을 유지하기 위해 코드(12)와 재킷(13) 사이의 간격이 제어되어야 하는 랜드(21) 영역으로는 연장되지 않는다. 패브릭 인서트(36 및 38)는 수직으로부터 경사짐으로써, 가장 가까운 톱니 플랭크(15)의 톱니 플랭크면에 대략 평행하게 놓일 수도 있다. 중앙 패브릭 인서트(37)는 대체로 코드(12)에 수직하다. 3개의 평면형의 수직 패브릭 인서트 층이 도시되어 있으나, 2개 이상의 수직 층이 포함될 수도 있다.
인서트 패브릭은 서로 또는 톱니 패브릭과 동일하거나 상이할 수 있다. 그래서, 임의의 패브릭은 임의의 적절한 직조 또는 재료로 제직, 편직, 또는 부직될 수 있다. 예를 들어, 패브릭은 폴리에스테르, 나일론, 면, 아라미드, 아크릴, 비닐론, 레이온, 아세테이트, 유리, 탄소, 금속 등을 포함하는 천연 또는 합성 섬유, 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 패브릭과 고무 사이에 또는 섬유들 사이에 양호한 접착성을 갖는 것이 바람직하며, 그래서 하나 이상의 접착제 처리 또는 결합제 처리가 필요할 수 있다. RFL 처리, 고무 시멘트, 또는 다른 라텍스 기반 처리가 이용될 수 있다. 이소시아네이트, 에폭시, 우레탄 등과 같은, 전처리 또는 사이즈 또는 마감처리가 유용할 수 있다.
도 4 내지 도 7은 단일 피스의 패브릭(single piece of fabric)을 접어서 복수의 패브릭 인서트 층이 형성되는 다른 실시예를 도시한다. 패브릭이 한쪽면에 또는 양쪽면에 고무로 코팅된 경우, 접으면 벨트 톱니를 보강하는데 유용한 패브릭과 고무의 층들이 발생되게 된다. 고무 층은 톱니 고무의 나머지 부분 또는 재킷을 코팅하는 고무와 동일하거나 상이할 수 있다. 도 4의 톱니(40)의 실시예는, 도 2에서와 같이 복수의 수평층(44)을 갖지만 단일 피스의 패브릭의 접힘부(46)에 의해 연결된 단일 피스의 패브릭 인서트(42)를 포함한다.
도 5의 톱니(50)의 실시예는, 도 3에서와 같이 복수의 수직층(54)을 갖지만 단일 피스의 패브릭의 접힘부(56)에 의해 연결된 단일 피스의 패브릭 인서트(52)를 포함한다.
도 6의 톱니(60)의 실시예는 단일 피스의 패브릭으로 형성된 복수의 나선형 층(44)을 갖는 단일 피스의 패브릭 인서트(62)을 포함한다.
도 7의 톱니(70)의 실시예는, 도 1에서와 같이 복수의 U 자형(또는 역 U 자형) 층(74)을 갖지만 단일 피스의 패브릭에서 접힘부(76)에 의해 연결된 단일 피스의 패브릭 인서트(72)을 포함한다.
패브릭 인서트 또는 인서트 층은 본 명세서에 예시된 특정 수, 크기, 및 형상에 국한되지 않는다. 예를 들어, 제1 실시예의 인서트는 그 수가 2개 또는 3개를 초과할 수도 있다. 보다 박형(thinner)의 인서트 패브릭을 사용하면, 그 사이에 적절한 박형 고무 층들을 유지하면서 보다 많은 층이 포함될 수 있다. 인서트는 서로 또는 재킷 또는 인장 부재로부터 이격될 수 있다. 인서트 또는 이들 중 하나 이상은 재킷, 다른 인서트, 또는 인장 부재에 인접하거나 접촉할 수도 있다. 인서트는 베이스 패브릭을 딥(dip), 코팅, 접착제 및/또는 고무 층으로 처리함으로써 제작될 수 있다. 고무 층은 프릭셔닝(frictioning) 또는 스키밍(skimming) 프로세서에서 캘린더에 의해 적용될 수 있다. 인서트는 적용되기 전에 구축될 수도 있고, 또는 인서트 층들은 아래에서 더 설명되는 벨트 구축 프로세스에서 개별적으로 적용될 수도 있다. 인서트는 원하는 간격으로 톱니 패브릭(13) 상에 구축된 다음에, 벨트 몰드에 적용되거나 예비 성형될 수 있다.
예를 들면, 미국 특허 제4,632,665호에 기재된 바와 같이 2개 층의 톱니 패브릭(13)이 사용될 수 있으며, 인서트를 제작 프로세스로 운반하기 위해 내층(inner layer)이 사용될 수 있다. 도 10과 도 11은 랜드 영역(21)에 2개의 패브릭 층을 갖는 2개의 가능한 구성을 도시한다. 도 10은 벨트(100)용 톱니에 3개의 인서트(101, 102, 및 103)가 있는 제1의 재킷(13) 및 제2의 내측 재킷 층(13')을 도시한다. 도 11은 인서트(101, 102, 및 103)가 톱니의 두 재킷의 사이에 배치된 제1의 재킷(13) 및 제2의 내측 재킷(13")을 도시한다. 그래서, 필요에 따라 톱니 내의 하나 이상의 인서트와 함께 또는 그 연장부로서 랜드 영역(21)에 2개 이상의 패브릭 층을 가질 수 있다. 상기 인서트들 중 하나 이상은 랜드 영역으로 연장될 수도 있다.
제2 실시예의 수평 인서트를 제조하는 한 가지 방법은 원하는 개수의 인서트 층과 고무 층을 갖는 라미네이트를 구축하고, 그리고 나서 원하는 톱니 인서트를 제작하기 위해 라미네이트를 반복적으로 경사지게 절단하는 것이다. 도 8은 이 프로세스를 예시한다. 도 8에서, 패브릭 층들(26, 27, 28)이 고무 층(24)과 함께 적층된다. 절단(25)에 의해 각각 3개의 패브릭 층을 갖는 4개의 사다리꼴 인서트가 만들어진다. 외측 재킷은 여전히 예비 성형될 필요가 있고, 일부 고무는 여전히 톱니를 완전히 채우도록 코드를 통해 흐를 필요가 있다. 이로 인해 랜드 영역에는 그 재료가 없이 수평 인서트가 얻어질 수 있다. 임의의 폭의 라미네이트 및 임의의 수의 절단이 사용될 수 있다.
제1 실시예의 U 자형 인서트를 제조하는 한 가지 방법은, 예를 들면 패브릭을 나선형으로 말아서 이를 반으로 자름으로써 패브릭 롤을 구성하는 것이다. 도 9는 이 프로세스를 보여준다. 도 9에서, 롤(91)은 고무 층(24)을 포함한다. 도면 부호 25에서 절단함으로써 2세트의 U 자형 인서트(92, 93, 및 94)가 만들어진다. 함께 적층된 스톡과 패브릭의 쉬트(sheet of stock and fabric)가 적절한 직경의 바(bar) 둘레에 감겨질 수 있고, 그리고 나서 샘플은 반으로 절단되며 각 절반부는 코드를 감기 전에 톱니의 인서트로서 사용될 수 있다. 외측 재킷은 여전히 예비 성형될 필요가 있고, 일부 고무는 여전히 톱니를 완전히 채우도록 코드를 통해 흐를 필요가 있다. 이로 인해 랜드 영역에는 거 재료가 없이 U 자형 인서트가 얻어질 수 있다.
임의의 바람직한 엘라스토머 매트릭스 또는 고무 화합물이 톱니, 배면 고무, 인장 코드 둘레의 점착 검(adhesion gum), 또는 벨트의 다른 곳에 사용될 수 있다. 예를 들어, 고무 화합물은 니트릴-부타디엔 엘라스토머, 폴리클로로프렌, 천연 고무, 부틸 엘라스토머, 에틸렌-알파-올레핀 엘라스토머, 폴리우레탄, 기타 에틸렌-코폴리머 엘라스토머 등을 기초로 할 수 있다. 고무 화합물은 본 기술분야에 알려진 충전제(filler), 단섬유, 가소제(plasticizer), 열화방지제(antidegradant), 가공조제(process aids), 경화제 등을 포함할 수 있다. 캐스트 폴리 우레탄과 같은 액화 엘라스토머가 사용될 수도 있다.
인장 부재는, 예를 들면 유리 섬유, 탄소 섬유, 붕소, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, PBO, 또는 하이브리드 등의 코드를 포함하는, 본 기술분야에 알려진 임의의 것일 수 있다. 이들은 필요에 따라 결합제, 사이즈, 또는 접착제 처리를 포함할 수 있다.
본 발명의 동기화 벨트는 사다리꼴, 곡선형, 나선형 등과 같은 임의의 원하는 톱니 프로파일을 가질 수 있다. 공칭 벨트 크기는 임의의 원하는 크기일 수 있으나, 패브릭 인서트의 보강의 이점은 8mm 또는 9.525mm(0.375 인치) 피치의 표준 자동차용 크기로부터 최대의 산업용 벨트 크기까지, 보다 큰 벨트 크기에서 가장 중대할 수 있다.
고무 또는 엘라스토머 동기화 벨트에 대해 알려진 임의의 적절한 제조 프로세스가 이용될 수 있다. 프리폼(preform) 방법이 선호된다. 프리폼 방법에서는, 톱니를 덮는 재킷이 그 덮을 표면의 대략적인 형상으로 먼저 형성된다. 이는 전체 벨트를 형성하는데 사용될 그루브 몰드(grooved mold)에서, 또는 이를 위해 개발된 별도의 프로파일을 갖는 몰드 또는 기계에서 행해질 수 있다. 재킷은 패브릭 및 필요에 따라 마감처리, 접착제, 코팅, 고무 층, 또는 열가소성 층을 포함하는 다양한 처리를 포함할 수 있다. 벨트 제조의 프리폼 방법의 예가 미국 특허 제3,250,653호, 제3,973,894호, 제4,235,119호, 제6,406,397호, 및 제9,353,827호에 기재되어 있다. 프리폼 방법은 플로우-스루(flow-through) 방법으로 성형될 수 없는, 신축성이 제한되거나 없는 자켓에 특히 유용하다. 그러나, 이 경우에 프리폼 방법은 인장 부재와 다른 층들이 적용되기 전에 인서트가 예비 성형된 재킷의 톱니 공동(tooth cavities)에 배치될 수 있게 한다는 점에서 유익하다. 초기에는 편평한 인서트가 성형 및 경화 프로세스 중에 약간 변형될 수 있다. 만곡된 인서트는 성형 중에 압력 하에 형상이 다소 변할 수 있다. 벨트 제작 프로세스는 패브릭의 인서트 층들 사이의 고무 층을 점착성이 되게 배합함으로써 촉진될 수 있다. 점착성 고무는 예를 들면, 천연 점착성 엘라스토머, 특정 점착 부여제(tackfier), 저분자량 엘라스토머 등급, 가소제, 또는 다른 알려진 방법을 이용하거나 혼입함으로써 배합될 수 있다. 제작 중 열이나 용매의 적절한 사용에 의해 점착력이 또한 촉진될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 톱니 강성을 비교하기 위해 단일 톱니의, 수치 유한 요소 모델(finite-element model: FEA)이 작성되었다. 하나의 톱니 에지(tooth edge)가 고정되었고 코드 라인의 방향으로 코드 라인에 변위가 적용되었다. 벨트 배면(back)은 코드 라인 방향으로만 이동하도록 제한되었다. 톱니의 강성은 변위로 나눈 변위력(displacement force)으로 계산되었다. 각 실시예의 모델에 대해 동일한 기법이 사용되었다. 도 12는 대조 모델, 즉 패브릭 인서트 또는 추가 보강재가 없이 재킷(13), 인장 층(18), 및 톱니 고무(24)를 갖는 동기화 벨트 톱니(80)를 도시한다. 벨트 배면 노드(19)는 y 방향으로 구속되었다. 톱니 플랭크 노드(82)는 완전히 구속되었다. 인장 층(18)은 화살표(84)로 표시된 방향으로 변위되었다.
도 13은 톱니 고무(24)에 의해 떨어져 있지만 대체로 톱니의 윤곽에 평행한, 톱니(90) 내에 2개의 U 자형 인서트(22 및 23)를 갖는 제1 실시예에 대한 수치 모델을 도시한다. 그 외에는, 본 모델은 도 12의 대조 모델과 동일하다. 보강 효과의 상한(upper limit)을 탐색하기 위해 U 자형 또는 윤곽을 갖는 인서트에는 매우 높은 강성치가 주어졌다.
도 14는 복수의 수평 보강 인서트(86)를 갖는 벨트 톱니(100)에 대한 수치 모델을 도시한다. 또한 제2 실시예의 톱니 보강 효과의 상한을 탐색하기 위해 도 14에서는 7개의 인서트가 사용된다.
도 15는 복수의 수직 보강 인서트(88)를 갖는 벨트 톱니(110)에 대한 수치 모델을 도시한다. 제3 실시예의 톱니 보강 효과의 상한을 탐색하기 위해 도 15에서는 5개의 인서트가 사용된다.
계산된 강성도의 결과는 대조 모델의 계산된 강성도로 나눔으로써 정규화되었다. 톱니 강성도의 결과가 표 1에 나타나 있다. 3개의 실시예 각각은 대조 모델에 비해 벨트 톱니의 매우 중대한 보강을 유발함을 것을 알 수 있다. 제1 실시예는 톱니를 대조 모델보다 거의 5배 더 강성이 되게 할 수 있다. 제2 실시예는 톱니 강성을 배 이상이 되게 할 수 있다. 제3 실시예는 톱니를 대조 모델보다 4배 이상 더 강성이 되게 할 수 있다.
그래서, 본 발명의 실시예는 동기화 벨트의 톱니의 강성의 상당한 향상을 제공할 수 있는데, 이는 벨트의 부하 용량을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서, "수직", "수평", "평행", 및 "수직"을 포함하는 다양한 방향성/배향성 용어는 사용 맥락에 의해 지시되는 도면 또는 도면의 구성요소에 대해 대략적인 의미로 및 상대적으로 사용된다.
대조 모델 실시예 1 실시예 2 실시예 3
인서트 유형 없음 윤곽형 수평 수직
상대적인 톱니 강성도 1.00 4.92 2.24 4.44
본 발명 및 그 장점이 상세히 설명되었으나, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 본 출원에 다양한 변경, 대체, 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시예에 국한되도록 의도되지 않는다. 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명의 개시로부터 용이하게 이해할 수 있다시피, 본 명세서에 기재된 해당 실시예와 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 이후에 개발될 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계는 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그 범위 내에 이러한 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법, 또는 단계를 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 개시된 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부재 하에도 적절히 실시될 수 있다.

Claims (12)

  1. 동기화 벨트로서,
    엘라스토머 바디에 매립된 인장 부재를 갖는 인장 부재 층;
    상기 바디로부터 돌출된 복수의 규칙적으로 이격된 횡방향 톱니들 및 상기 톱니들 사이의 랜드(land)들을 포함하는 치형 표면(toothed surface); 및,
    상기 치형 표면을 덮는 재킷:
    을 포함하고,
    상기 톱니는 상기 톱니의 강성(stiffness)을 증가시키는 복수의 패브릭 인서트(fabric insert) 층들을 포함하고, 상기 인서트 층들은 엘라스토머 조성물의 층들에 의해 서로 떨어져 있는,
    동기화 벨트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 별개의 패브릭 피스(piece)들인,
    동기화 벨트.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 상기 톱니의 윤곽에 대체로 평행한 U 자형을 포함하는,
    동기화 벨트.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 평면형이고 상기 인장 부재 층에 대체로 평행하게 배향되는,
    동기화 벨트.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 평면형이고, 상기 인장 부재에 대체로 수직하게 배향되거나 상기 인장 부재에 대해 톱니 플랭크면(tooth flank surface)만큼 경사진,
    동기화 벨트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 단일 피스의 패브릭(single piece of fabric)을 포함하는,
    동기화 벨트.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 상기 톱니의 윤곽에 대체로 평행한 U 자형으로 접혀지는,
    동기화 벨트.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 상기 단일 피스의 패브릭에서의 접힘부에 의해 연결되고, 평면형이며, 상기 인장 부재 층에 대체로 평행하게 배향되는,
    동기화 벨트.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 상기 단일 피스의 패브릭에서의 접힘부에 의해 연결되고, 평면형이며, 상기 인장 부재에 대체로 수직하게 배향되거나 상기 인장 부재에 대해 톱니 플랭크면만큼 경사진,
    동기화 벨트.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 복수의 패브릭 인서트 층들은 상기 단일 피스의 패브릭을 나선형으로 말아서 형성되는,
    동기화 벨트.
  11. 제1 항에 있어서,
    교대로 배치된 톱니들과 랜드들을 구비하고; 및,
    상기 인서트 층들은 상기 랜드들 내로 연장되지 않는,
    동기화 벨트.
  12. 제1 항에 있어서,
    교대로 배치된 톱니들과 랜드들을 구비하고; 및,
    상기 인서트 층들 중 하나 이상은 상기 랜드들 내로 연장되는,
    동기화 벨트.
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