BR112014027909B1

BR112014027909B1 - Correia poli-v e seu processo de produção

Info

Publication number: BR112014027909B1
Application number: BR112014027909-8A
Authority: BR
Inventors: Arcangelo Di Carlo; Marino Petaccia; Gianluca Perfetti; Marco Di Meco
Original assignee: Dayco Europe S.R.L.
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2021-11-03
Also published as: EP2847490B1; BR112014027909A2; CN104379963A; WO2013168123A1; US20150141187A1; EP2847490A1; ITTO20120419A1; US9394968B2; CN104379963B

Abstract

correia poli-v compreendendo uma camada de material termoplástico e uma malha incorporada em uma camada elastomérica. correia poli-v (1) compreendendo um corpo (2) feito de material elastomérico, de preferencia, epdm, uma pluralidade de enxertos resistentes filiformes (3) longitudinalmente embutidos no corpo e, uma porcão de acoplamento (4) integralmente conectada ao corpo (2) e que compreende uma pluralidade de costelas (5) conformadas em v dispostas lado a lado e alternadas com sulcos conformados em v. de acordo com a presente invenção, a correia compreende uma camada de um material termoplástico (8) que, ao menos parcialmente, cobre as costelas (5) e, uma camada de material elastomérico (9) na qual um tecido de malha (10) e embutido. a camada de material elastomérico (9) se encontra por cima e em contato com o material termoplástico (8).

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção se refere a uma correia de transmissão, particularmente para acessórios de acionamento de urn motor de combustão interna, do tipo poli-V ou múltiplos sulcos, ou seja, uma correia dentada com dentes triangulares.

Estado da arte

[002] Um acessório de transmissão em geral compreende uma polia acionadora conectada a um eixo de manivela de um motor de combustão interna do veículo automotivo, ao menos uma segunda e uma terceira polia conectada respectivamente a um alternador e a um acessório, por exemplo, uma bomba hidráulica e, uma correia de transmissão para conectar as polias uma à outra.

[003] Os motores atuais precisam que os elementos de transmissão e, em particular, a correia de transmissão apresentem uma vida útil média cada vez maior, mesmo que elas sejam obrigadas a operar em condições de alta temperatura e sob considerável estresse mecânico.

[004] As correias de transmissão para acionamento dos acessórios usados atualmente também são chamadas de "correias poli-v".

[005] As ditas correias compreendem um corpo feito de material elastomérico, preferivelmente de EPDM, uma pluralidade de enxertos resistentes filiformes longitudinalmente embutidas no corpo e, uma porção de acoplamento integralmente conectada ao corpo e compreendendo uma pluralidade de costelas conformadas em V, dispostas lado a lado e alternadas com os sulcos conformados em V.

[006] A fim de prolongar a vida média da correia de transmissão através da redução à abrasão, normalmente é utilizada uma camada de um material mais resistente à abrasão, por exemplo, um tecido, um tecido não-tecido ou um material termoplástico que ao menos parcialmente cobre as costelas.

[007] A dita solução, já disponível no mercado, não provou ser particularmente eficaz.

[008] Em particular, se um tecido ou de uma camada contínua de material termoplástico for utilizada como material de cobertura, ambos tendem a ser muito forçados e "esticados" nos sulcos e sobre as costelas durante a fase de vulcanização. Isto significa que o material de cobertura é enfraquecido em muitos dos pontos sujeitos a maior esforço durante o uso.

[009] Em adição, os materiais de revestimento mencionados acima implicam uma maior atrito entre a superfície de contato da correia e da polia. O dito maior atrito, além de aumentar as possibilidades de ruptura, também aumenta o nível de ruído da correia durante a operação.

[0010] São conhecidas diversas alternativas para tentar evitar os problemas descritos acima, por exemplo, a patente US3724284A apresenta o uso de um tecido de malha sobre as costelas de uma correia poli-V. A desvantagem de dita solução é que, durante a vulcanização, o material elastomérico penetra no tecido. Em particular, no caso de um tecido de malha, o tecido penetra diretamente na mistura do corpo e, portanto, não permite uma melhoria significativa na abrasão.

[0011] A patente EP280175 apresenta o uso de uma camada de barreira ou uma camada de absorção de choques entre o corpo de borracha e o tecido; na presente patente a dita camada de barreira apresenta uma base elastomérica.

[0012] A patente FR2210251 ilustra o uso de camadas de material termoplástico sobre a superfície das costelas das correias poli-V.

[0013] Nenhuma destas soluções, no entanto, soluciona simultaneamente todos os problemas descritos acima e, em particular, a busca continua por uma correia de transmissão apta a suportar a abrasão, portanto, apresentando uma vida útil suficientemente longa e, simultaneamente, garantir um baixo nível de ruído.

Síntese da invenção

[0014] O objetivo da presente invenção é a produção de uma correia de transmissão do tipo com múltiplos sulcos ou sulcos poli-V, particularmente para acessórios de acionamento de um motor de combustão interna, a qual soluciona os problemas descritos acima.

[0015] O objetivo mencionado acima é alcançado por uma correia de acordo com a reivindicação 1 e um processo de acordo com a reivindicação 14. Breve descrição das figuras- a figura 1 é uma vista esquemática parcial de uma porção de uma correia poli-V, com os enxertos resistentes destacados;- a figura 2 é uma fotografia de uma seção de uma correia poli-V de acordo com a invenção com as camadas que formam a dita correia destacada;- a figura 3 é um diagrama do sistema de transmissão para a medição do coeficiente de atrito;- a figura 4 é um diagrama do sistema de transmissão para o ensaio de medição do nível de ruído por desalinhamento da polia; e- a figura 5 é um diagrama do sistema de transmissão para o ensaio de medição do desgaste.

Descrição da invenção

[0016] Com referência à figura 1, o número 1 indica uma correia poli-V compreendendo um corpo 2, que compreende um primeiro material elastomérico, uma pluralidade de enxertos resistentes filiformes 3 longitudinalmente embutidas no corpo e, uma porção de acoplamento 4 integralmente conectada ao corpo e que compreende uma pluralidade de costelas 5 conformadas em V dispostas lado a lado e que se alternam com os sulcos 6 conformados em V.

[0017] De acordo com a presente invenção e tal como ilustrado em maior detalhe na figura 2, a correia poli-V da presente invenção, em adição, compreende uma camada de material termoplástico 8 que cobre ao menos parcialmente as costelas 5 e uma camada que compreende um segundo material elastomérico 9 ao qual que um tecido de malha 10 é incorporado, que é disposto externamente e diretamente em contato com a camada de material termoplástico, de modo que não haja qualquer contato entre o tecido 5 e a camada de material termoplástico.

[0018] O primeiro material elastomérico que constitui o corpo da correia compreende, de preferência, um elastômero de etileno alfa-olefina e, ainda mais preferencialmente, o EPDM.

[0019] O material termoplástico compreende, de preferência, uma poliolefina, ainda mais preferível, um copolímero ou homo polietileno.

[0020] Em particular, podem ser utilizados os homopolímeros e copolímeros à base de polietileno, etileno-propileno, etileno-buteno, etileno-penteno, etileno-hexeno, etileno- hepteno, etileno-octeno e os copolímeros ou misturas dos mesmos.

[0021] Ainda mais preferível, é usado o LDPE ou LLDPE, que pode ser irradiado ou não irradiado.

[0022] O LLDPE é ainda mais preferido.

[0023] O LLDPE preferido apresenta uma densidade na faixa entre 0.900 e 0.950, ainda mais preferível, entre 0,915 e 0,940.

[0024] A utilização de um LLDPE catalisado com metalocenos, também conhecidos como m-LLDPE, que podem ser utilizados isoladamente ou em uma mistura com outro homo ou copolímeros, é particularmente preferida.

[0025] O material termoplástico, de preferência, apresenta uma espessura no intervalo entre 15 μm e 200 μm, ainda mais preferível, entre 30 μm e 100 μm.

[0026] Conforme é claramente mostrado na figura 3, o material termoplástico se encontra em contato com o corpo de um lado e no outro com a camada de material elastomérico 9, na qual o tecido é embutido, mas não se encontra em contato direto com o tecido, a fim de evitar a interpenetração entre o tecido e a camada termoplástica.

[0027] O material elastomérico em que o tecido de malha é embutido é, de preferência, o EPDM, mas alternativamente, também podem vantajosa mente ser utilizados o HNBR, o cloropreno BR, a borracha natural ou SBR.

[0028] Uma das vantagens da presente invenção é que é possível modular a composição da camada do segundo material elastomérico de modo a adaptá-la ao tipo de aplicação da correia poli-V em uso.

[0029] A camada 9 do segundo material elastomérico apresenta uma espessura no intervalo entre 50 e 400, mais vantajosa mente entre 100 e 300, por exemplo, 200.

[0030] O tecido pode ser tanto um tecido quanto um tecido não-tecido ou um tecido de malha.

[0031] De preferência, o tecido é um tecido de malha.

[0032] O tecido de malha é particularmente preferido quando ele apresentar uma construção de intertrava mento.

[0033] O peso do tecido é, de preferência, no intervalo entre 25 e 200 g/m2, ainda mais preferível, entre 50 e 100 g/m2, por exemplo, 85 g/m2.

[0034] Os materiais poliméricos normalmente usados em tecidos técnicos podem ser vantajosamente usados como materiais para o tecido, por exemplo, as poliamidas aromáticas ou alifáticas, os poliésteres, mas também os tecidos com uma base natural, tais como o algodão, possivelmente também em estruturas complexas ou misturados com diversos fios sintéticos enrolados em conjunto.

[0035] É particularmente preferida a utilização de um tecido que compreende os fios de poliamida, de preferência, uma poliamida alifática, tal como o nylon 6/6.

[0036] De preferência, um tecido com dtex no intervalo entre 25 e 100 dtex, mais preferivelmente entre 30 e 50 dtex, é utilizada tanto na urdidura quanto na trama.

[0037] A correia de transmissão da presente invenção é formada de acordo com o bem conhecido processo de "moldagem".

[0038] Por exemplo, para produzir uma correia poli-V 1 de acordo com a presente invenção, é possível formar, inicialmente, uma luva de material elastomérico e a dispor em torno de um cilindro apto a aumentar o seu diâmetro até que a luva adira totalmente ao cilindro, em seguida, aplicar um fio , rotacionando o cilindro de modo a formar as enxertos resistentes. Posteriormente, uma nova camada de material elastomérico é aplicada, se necessário, e, em seguida, a luva é extraída a partir do cilindro, após reduzir o seu diâmetro; por fim, a peça em bruto é vulcanizada em um cilindro de vulcanização, de modo a formar as costelas.

[0039] Para produzir a correia 1 da presente invenção, uma camada de material termoplástico 8 deve ser aplicada por cima da camada de primeiro material elastomérico que forma o corpo 2. Separadamente, o tecido deve ser incorporado em uma camada de um segundo material elastomérico e, subseqüentemente, a camada de segundo material elastomérico que contém o tecido de malha descrito deve ser aplicada em contato direto com a camada de material termoplástico, que é, portanto, disposta por cima do primeiro material elastomérico. Subseqüentemente, deve ser realizada a etapa de vulcanização sob pressão para moldar a correia e formar as costelas.

[0040] A partir de um exame das características da correia 1 produzida de acordo com a presente invenção, as vantagens que ela oferece são evidentes.

[0041] Usando uma correia poli-V de acordo com a presente invenção, têm sido obtidas melhorias consideráveis e, em particular, os problemas acima descritos foram superados.

[0042] Em particular, a camada de termoplástica 8 previne a penetração da mistura do corpo no tecido 10 e, em particular, no tecido de malha, durante a vulcanização e a formação das costelas 5, tornando o tecido 10 inutilizável devido à penetração no corpo 2.

[0043] Em adição, graças ao uso do tecido de malha 10, é possível obter um tecido elástico a baixo custo, que se adapta perfeitamente ao perfil das costelas 5.

[0044] Em adição, graças à utilização da camada 9 de segundo material elastomérico em que o tecido de malha 10 é embutido e, graças ao fato de que o segundo material elastomérico apresenta um coeficiente de atrito menor do que do material termoplástico 8, é possível minimizar o ruído produzido pelo engate e desalinhamento da correia sobre a polia. De fato, o nível de ruído é muito alto quando uma camada termoplástica ou o próprio tecido se encontra presente sobre a superfície externa das costelas.

[0045] Em adição, na camada de material elastomérico em que o tecido de malha é embebido, é possível adicionar outros aditivos que, por exemplo, aumentam a sua resistência ao desgaste.

[0046] A correia 1 será descrita abaixo com referência aos exemplos, apesar de não ser limitada aos ditos exemplos.

Exemplos 1 a 3

[0047] Três correias poli-V diferentes foram formadas e denominadas como A, B e C, todas apresentando um corpo feito de EPDM.

[0048] A correia A apresenta, sobre a superfície das costelas, um tecido de malha feito de fios de poliamida 6/6 com construção de intertravamento. O fio apresenta 44 dtex com 13 baves em uma extremidade, torcedura s e torcedura z e apresenta uma tenacidade cN/tex de 47.

[0049] A correia B apresenta, sobre a superfície das costelas, uma camada de material termoplástico que consiste de LLDPE catalisado com metalocenos, conhecidos também como m-LLDPE irradiado e apresentando uma densidade no intervalo entre 0,915 e 0,940.

[0050] A espessura da camada de material termoplástico é de 100 μm.

[0051] Acima da camada de material termoplástico B, a correia B apresenta um tecido de malha idêntico ao da correia A.

[0052] A correia C apresenta, sobre a superfície das costelas, uma camada de material termoplástico idêntico ao da correia B e, acima desta, um tecido de malha quimicamente idêntico ao da correia A, mas previamente imerso em EPDM.

[0053] Nas três correias acima descritas, foi realizada uma série de testes para verificar o comportamento melhorado da correia C de acordo com a invenção em relação às correias A e B produzidas de acordo com a técnica conhecida.

[0054] Foram realizados os testes a seguir:1. teste de coeficiente de atrito2. teste de ruído de desalinhamento da polia3. teste de desgaste- - Teste de medição do coeficiente de atrito

[0055] As correias foram testadas foram as correias poli-V com perfil comercialmente conhecido como poli-V K, ou seja, adequado para utilização em veículos, com 6 costelas e comprimento de 400 mm de porção da correia para a medição.

[0056] O diagrama de transmissão para o teste é mostrado na figura 4, no qual o número 51 indica a polia acionadora, o número 52 indica a carga morta e F indica o coeficiente de atrito medido.

[0057] A polia acionadora é feita de aço inoxidável e apresenta um diâmetro de 61 mm. A máxima rugosidade Ra da polia é de 3,2 micra.

[0058] Os testes foram realizados sob as condições a seguir:- Temperatura da câmara 27° C- Velocidade da polia = 100 RPM- Peso morto = 90 N (6 costelas) 70 N (com correias com cinco costelas)

[0059] O procedimento do teste é conforme a seguir:- montar a correia no grampo.- carregar o peso morto.- em seguida, iniciar o equipamento ou plataforma a 10 rpm e executar por 20 min.- verificar a temperatura na parte traseira da correia (> 35° C).- por último, começa a registrar F, o coeficiente de atrito.

[0060] Os resultados do teste de coeficiente de atrito são calculados com as fórmulas a seguir: COF = (Ln (F / peso morto) x sen b/2) / O na qual, COF = coeficiente de atritoCoF * = coeficiente global de atrito = COF / (Sem b/2) = Ln (F / peso morto) / O b = ângulo das costelas = 40°0 = ângulo de enrolamento = 90°- - Teste de ruído de desalinhamento da oolia

[0061] Para este teste foram utilizadas as correias com perfil PVK com 6 costelas com comprimento efetivo de 1200 mm.

[0062] A figura 4 mostra o sistema de transmissão para medir o nível de ruído de desalinhamento da polia.

[0063] A figura mostra os diversos elementos com os números a seguir:- 100 microfone- 101 polia acionada- 102 tensor de peso morto- 103 direção operação da correia- 104 polia acionadora- 105 polia louca

[0064] As características das diversas polias do sistema de transmissão são apresentadas abaixo:

[0065] A polia acionadora 104 apresenta um diâmetro de 71,0 mm e é feita de aço inoxidável.

[0066] O tensor 102 apresenta um diâmetro de 61,0 milímetros e é feito de aço inoxidável.

[0067] A polia acionada P/S apresenta um diâmetro de 156,0 milímetros e é feita de aço inoxidável.

[0068] O polia louca apresenta um diâmetro de 65,0 mm e é feita de aço inoxidável.

[0069] As especificações do teste são os seguintes:- temperatura da câmara = 27° C- umidade relativa = 60%- desalinhamento: 04-4,0 graus com variações de 0,25°, o grau aumenta na polia acionada.- velocidade de polia acionadora de 3000 RPM.- força de acionamento da polia: nenhum.- tensão da correia = 300 N (50 N/costela).

[0070] Procedimento de ensaio:- posicionar o desalinhamento da polia a 0o.- iniciar o aparelho à 3000 rpm e manter por 30 segundos.- verificar a temperatura na parte traseira da correia (<= 35° C).- realizar o teste para todos os desalinhamentos e combinações de velocidade (10 segundos cada variação).

[0071] O critério de falha de teste é o nível de ruído acima de 86 db.3- Teste de desgaste da costela

[0072] É usada uma correia poli-V com perfil PVK e 6 costelas, como nos testes anteriores, com comprimento efetivo de 1000 a 1200 mm.

[0073] O sistema de transmissão utilizado para o teste é mostrado na figura 5, na qual 150 indica a polia acionada, 151 indica a polia acionadora e 152 indica o tensor.

[0074] As características das polias são dadas abaixo. A tensão do tensor automático é ajustada para 300 N.

[0075] A polia acionadora apresenta um diâmetro de 120 mm.

[0076] O tensor apresenta um diâmetro de 60 mm e uma tensão pré-ajustada de 300 N.

[0077] A polia acionada apresenta um diâmetro de 40 mm.

[0078] As especificações para o teste são as seguintes:- temperatura da câmara = 25° C- velocidade polia acionadora = 1300 rpm- irregularidade polia acionadora = 2,5 graus II ordem (duas oscilações por revolução da polia)- torque da polia acionada = 3 Nm

[0079] O procedimento do teste é conforme a seguir:- pesar a correia e instalar a mesma no sistema.- medir o sistema para definir a vibração de torção.- realizar o teste por 24 horas.- se necessário, medir o nível de ruído de desalinhamento.- parar o teste e registrar a perda de peso.

[0080] Critério de falha do ensaio: o ensaio é interrompido quando a correia tiver perdido 10% do seu peso ou quando uma costela quebrar.

Resultados dos ensaios

[0081]Os três testes descritos acima foram realizados nas três correias A, B e C anteriormente descritas e os resultados são listados na tabela 1.

[0082] É evidente a partir da análise da tabela que a correia de acordo com a presente invenção fornece melhores resultados do que as correias de comparação tanto em termos de nível de menor ruído e menor desgaste e atrito.

[0083] Em particular, é registrado um menor coeficiente de atrito, que é uma indicação do menor nível de ruído e menor desgaste; em adição, a quebra do dente e, portanto, a falha do teste de ruído ocorre apenas com um desalinhamento de 4o e, finalmente, é registrada uma menor perda de peso em comparação com as correias na arte conhecida.

Claims

1. Correia poli-V (1) caracterizada por compreender um corpo (2) que compreende um primeiro material elastomérico, uma pluralidade de enxertos resistentes filiformes (3) longitudinalmente embutidos no corpo e, uma porção de acoplamento (4) integralmente conectada ao corpo (2) e compreendendo uma pluralidade de costelas (5) conformadas em V dispostas lado a lado e alternadas aos sulcos (6) conformados em V, a dita correia compreendendo uma camada de material termoplástico (8) que cobre, ao menos parcialmente, as ditas costelas (5) e uma camada compreendendo um segundo material elastomérico (9), no qual é imerso um tecido (10), a dita camada de segundo material elastomérico estando diretamente em contato com a dita camada de material termoplástico (8).

2. Correia (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por dito tecido ser selecionado a partir do grupo que consiste de tecido, tecido de malha e tecido não tecido.

3. Correia (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por dito primeiro material elastomérico ser um elastômero de etileno alfa-olefina.

4. Correia (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por dito elastômero de etileno alfa-olefina ser o EPDM.

5. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dito material termoplástico compreender uma poliolefina.

6. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dito material termoplástico compreender um copolímero ou homo polietileno.

7. Correia (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por dito polietileno ser selecionado a partir do grupo que consiste de LDPE, LLDPE, UHMWDPE ou suas misturas.

8. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações 6 ou 7, caracterizada por dito material termoplástico apresentar uma espessura no intervalo entre 30 μm e 200 μm.

9. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dito segundo material elastomérico ser uma elastômero de etileno alfa- olefina.

10. Correia (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por dito segundo material elastomérico ser o EPDM.

11. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dita segunda camada de material elastomérico (9) apresentar uma espessura no intervalo entre 100 μm e 300 μm.

12. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dito tecido de malha apresentar uma configuração de intertravamento.

13. Correia (1) de acordo com qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizada por dito tecido de malha apresentar um peso no intervalo entre 50 e 100 g/m2.

14. Processo para a produção de uma correia de transmissão conforme definida em qualquer uma dentre as reivindicações anteriores, caracterizado por compreender as etapas de:- aplicar a dita camada de material termoplástico sobre uma superfície do material elastomérico antes da etapa de vulcanização;- aplicar uma camada de material elastomérico contendo o dito tecido de malha em contato direto com a dita camada de material termoplástico;- vulcanizar sob pressão para moldar a dita correia.